profil

Zasady telewizji. Sposód przetwarzania obrazów i przekazywania ich na odległość.Telewizja czarno-biała, kolorowa i satelitarna.

poleca 83% 1032 głosów

Treść
Grafika
Filmy
Komentarze

Przetwarzanie obrazów na sygnały elektryczne
Zasada działania urządzeń telewizyjnych polega na możliwości rozłożenia obrazu czarno-białego na określoną ilość elementów obrazu, z których każdy na swej elementarnej powierzchni ma jednakową jaskrawość, chociaż ogólna jaskrawość obrazu może się zmieniać od czerni do bieli. Przy dostatecznie małej powierzchni elementów oko ludzkie nie dostrzega niejednorodności ich struktury, elementy zlewają się i oglądany obraz stanowi jednolitą całość. Wrażenie ruchu przekazywanych obrazów przedmiotów i ludzi uzyskuje się przez nadawanie kolejnych, pojedynczych obrazów szybko następujących po sobie, podobnie jak to się odbywa w filmie. Wykorzystuje się więc bezwładność oka ludzkiego, które polega na zachowaniu jeszcze przez pewien czas oglądanego obrazu.

Nadawanie obrazu odbywa się za pomocą przetworzenia wszystkich elementów obrazu w ustalonej kolejności w sygnały elektryczne, które przesyła się dalej za pomocą fal elektromagnetycznych do odbiorników telewizyjnych. W odbiorniku odebrany sygnał powoduje zmianę jaskrawości plamki świetlnej na ekranie kineskopu. Plamka ta, jako element odbieranego obrazu, przesuwa się po powierzchni ekranu kineskopu w taki sam sposób, w jaki były wybierane (nadawane) elementy obrazu.

Do przetworzenia obrazu świetlnego na szereg impulsów elektrycznych, stanowiących sygnał wizji, służy przetwornik elektronowo-optyczny, zwany lampą analizującą. Poszczególne elementy obrazu są wybierane i przetwarzane na impulsy elektryczne w określonej, ustalonej kolejności. Analizę obrazu dokonuje się przez wybieranie jego elementów, poczynając z lewego górnego rogu obrazu wzdłuż linii poziomej. Po wybraniu pierwszej linii rozpoczyna się wybieranie elementów linii następnej, znowu zaczynając od lewej strony. Po dojściu do dolnej krawędzi analiza obrazu zaczyna się od początku (rys.26.8). Do wybierania elementów obrazu wykorzystuje się strumień elektronów, który jest odchylany poziomo i pionowo. Analizowany obraz dzieli się na 405-819 linii, zależnie od tzw. standardu telewizyjnego. W Polsce przyjęty jest standard o 625 liniach. W ciągu jednej sekundy na sygnał wizji przetworzonych zostaje 25 obrazów.

Przedstawiony na rys. 26.8a sposób wybierania elementów obrazu nazywa się kolejnoliniowym; ma on tą wadę, że powoduje podczas odbioru migotanie obrazu. W celu wyeliminowania migotania stosuje się inny sposób wybierania, zwany międzyliniowym (rys.26.8b), w którym każdy obraz zostaje rozłożony na dwa pola. Z jednego pola wybierane są elementy tylko wzdłuż linii nieparzystych, z drugiego – tylko wzdłuż linii parzystych. W czasie odbioru jednego pełnego obrazu przy wybieraniu międzyliniowym ekran jest oświetlony dwukrotnie liniami parzystymi i nieparzystymi. Ponieważ czas wybierania jednego obrazu wynosi 1/25 sekundy, więc czas wybierania jednego pola wynosi 1/50 sekundy.
W czasie ruchów powrotnych poziomych z prawa na lewo i pionowych z dołu do góry strumień elektronów zostaje wygaszony i nie wybiera elementów obrazu.

Po przetworzeniu obrazu na sygnał elektryczny otrzymuje się sygnał wizji, którego parametry są uzależnione od jaskrawości elementarnych powierzchni, położonych wzdłuż poszczególnych linii obrazu. Odpowiednio do zmian jaskrawości tych powierzchni zmienia się wartość amplitudy sygnału wizji. Widmo częstotliwości, zajmowane przez sygnał wizji, leży w zakresie od 25 Hz (nadawanie na przemian obrazów białych i czarnych) do około 6,5 MHz (nadawanie mozaiki czarno-białej złożonej z elementarnych powierzchni kwadratów o bokach równych szerokości jednej linii).

W celu oznaczenia w sygnale wizji położenia elementów obrazu zostają wraz z nim nadane impulsy synchronizujące, po każdej linii – impuls synchronizacji poziomej i po nadaniu każdego pola – impuls synchronizacji pionowej. Są one nadawane w czasie ruchu powrotnego strumienia wybierającego. Sygnał składający się z impulsów, odpowiadających jaskrawości poszczególnych elementów obrazu i impulsów synchronizujących, nazywamy zespolonym sygnałem wizji (rys. 26.9).
Na rys. 26.10 przedstawiono schemat blokowy nadajnika telewizyjnego.

Odbiór wizji
Odbiorniki telewizyjne są z zasady odbiornikami superheterodynowymi i przystosowane przeważnie do odbioru kilku kanałów (do 12). Dostrajanie odbywa się wyłącznie przez zmianę częstotliwości heterodyny.
Istnieją dwa systemy odbioru fonii:
1) system z wydzielonym po mieszaczu torem fonii (wychodzący z użycia),
2) system z tzw. odbiorem różnicowym.
Odbiór różnicowy polega na zmieszaniu częstotliwości nośnych wizji i fonii oraz na wzmocnieniu ich we wzmacniaczu pośredniej częstotliwości różnicowej.

Po detekcji otrzymuje się zespolony sygnał wizji oraz sygnał o częstotliwości równej różnicy częstotliwości sygnałów fal nośnych wizji i fonii, który jest zmodulowany częstotliwościowo, tak jak sygnał fali nośnej fonii. Oba te sygnały wzmacnia się we wzmacniaczu fonii, po czym zespolony sygnał wizji doprowadzony zostaje do kineskopu, gdzie steruje jaskrawością plamki na ekranie, a sygnał różniczkowy – do układu detekcji, a stąd do głośnika. Zespolony sygnał wizji doprowadza się poza tym do układu synchronizacji, którego zadanie polega na zapewnieniu prawidłowego rozmieszczenia plamek na powierzchni ekranu.
Schematy blokowe typowych odbiorników telewizyjnych pokazane są na rys. 26.11.
Większość podzespołów i układów elektronicznych odbiorników telewizyjnych spełnia podobne zadania jak w odbiornikach radiofonicznych. Na specyfikę pracy tych układów wpływa jedynie szersze pasmo przenoszonych częstotliwości (około 8 MHz) oraz większy zakres częstotliwości (powyżej 40 MHz). Z tego też względu szerzej omówione zostaną układy stosowane wyłącznie w odbiornikach telewizyjnych.

Do zasilania kineskopu o magnetycznym skupieniu i odchylaniu strumienia niezbędne są następujące prądy i napięcia:
1) do żarzenia grzejnika katody,
2) wysokie napięcie do zasilania cewki anody,
3) prąd stały do zasilania cewki skupiającej,
4) napięcia o przebiegu piłokształtnym do zasilania cewek odchylających,
5) napięcie wyjściowe ze wzmacniacza wizji,
6) napięcie stałe do regulacji jaskrawości obrazu.
Sygnał zmodulowany wizją zostaje wzmocniony we wzmacniaczu pośredniej częstotliwości i doprowadzony do detektora wizji, który jest podobny do detektora radiowego, przy czym bardzo często zamiast diody lampowej stosuje się diodę półprzewodnikową. Wyprostowane napięcie, występujące na oporze obciążenia R, składa się ze składowej stałej, składowej zmiennej o częstotliwości wizji oraz składowych pośredniej częstotliwości. Do sterowania jaskrawości plamki kineskopu potrzebna jest składowa stała oraz składowa zmienna o częstotliwości wizji, czyli zespolony sygnał wizji. Dlatego na wyjściu detektora stosuje się filtr, tłumiący składowe większych częstotliwości, utworzony z cewek indukcyjnych i pojemności rozproszenia.

Napięcie zespolonego sygnału wizji, otrzymane na wyjściu detektora, jest niewystarczające do sterowania jaskrawością plamki, z związku z czym wzmacnia się je we wzmacniaczu wizji. Wzmocnienie sygnału wizji realizowane jest w szerokopasmowym wzmacniaczu prądu stałego (wzmacnia się jednocześnie składową stała i zmienną), którego wejście łączy się galwanicznie z wyjściem detektora. Stosowane jest także wzmacnianie we wzmacniaczu jedynie składowej zmiennej, natomiast za wzmacniaczem przywraca się składową stałą za pomocą detekcji diodowej.
Do rozszerzenia pasma częstotliwości wzmacnianych sygnałów stosuje się układy korekcyjne, włączone w obwód anodowy wzmacniacza. Są to najczęściej cewki indukcyjne, które z pojemnościami rozproszenia tworzą obwody rezonansowe dla większych częstotliwości.
Zachowanie współbieżności ruchów strumieni wybierających w ikonoskopie i kineskopie jest podstawowym procesem telewizyjnym, umożliwiającym prawidłowe odtworzenie obrazu na ekranie odbiornika. W tym celu razem z sygnałem wizji przesyłane są impulsy synchronizacji, które powodują, że generatory poziomego i pionowego odchylania strumienia wytwarzają w odbiorniku napięcia lub prądy odchylające o takiej samej częstotliwości, jak w nadajniku oraz zapewniają równoczesność rozpoczęcia i zakończenia tych przebiegów.
Ponieważ impulsy synchronizacji mieszczą się w granicach 75-100% wartości całkowitego zespolonego sygnału wizji, można więc je wydzielić przez obcięcie sygnału o wartości poniżej 75% w separatorze impulsów synchronizujących.
Najczęściej stosuje się separatory w układzie detekcji siatkowej lub anodowej.

Na wyjściu separatora otrzymuje się tylko impulsy synchronizacji pionowej i poziomej o stałej amplitudzie. Impulsy te rozdziela się za pomocą układu różniczkującego na impulsy synchronizacji poziomej, a za pomocą układu całkującego – na impulsy synchronizacji pionowej. Rozdzielone impulsy synchronizujące wykorzystuje się do wyzwalania generatorów odchylania pionowego i poziomego.
Kineskop wymaga dwóch układów odchylania: poziomego (częstotliwość 15625Hz) i pionowego (częstotliwość 50 Hz). Zasadniczymi elementami tych układów są: generator odchylania, wzmacniacz odchylania i cewki odchylające.

Generator odchylania wytwarza napięcie o przebiegu piłokształtnym. Pracuje on na zasadzie ładowania kondensatora stałym prądem i kolejnego szybkiego rozładowania tegoż kondensatora za pomocą obwodów rozładowujących. W odbiornikach telewizyjnych jako obwody rozładowujące stosuje się multiwibratory lub generatory samodławne. Właściwą częstotliwość generatora odchylania ustalają impulsy synchronizujące.
W kineskopie o odchylaniu elektrycznym wytworzone w generatorach odchylania poziomego i pionowego napięcia piłokształtne po wzmocnieniu we wzmacniaczach odchylania poziomego i pionowego są doprowadzane odpowiednio do płytek odchylania poziomego i pionowego.
W kineskopie o odchylaniu magnetycznym właściwe odchylanie strumienia uzyskuje się przy przepływie przez uzwojenie cewek odchylających prądu o przebiegu piłokształtnym. Ponieważ jednak cewka odchylająca ma opór rzeczywisty, więc przykładane napięcie musi mieć przebieg nieco inny. Napięcie to musi występować na wyjściu wzmacniacza odchylania, zatem napięcie o takim kształcie musi być doprowadzone do jego wejścia. Wymagany kształt napięcia podawanego na siatkę sterującą wzmacniacza odchylania uzyskuje się z przebiegu piłokształtnego przez odpowiednie ukształtowanie go za pomocą układu RC.

Cewki odchylające są w istocie obwodami rezonansowymi złożonymi z indukcyjności, pojemności własnych i oporu. Każda zmiana kierunku przepływającego przez nie prądu powoduje drgania własne, które nie tłumione powodują pogorszenie jakości obrazu (niejednakowa prędkość przesuwania się strumienia elektronów). Stłumienia tych drgań własnych przy odchylaniu pionowym dokonuje się przez podłączenie równoległe do cewek odchylających obwodu złożonego z szeregowego połączenia oporu i pojemności. Przy odchylaniu poziomym obwód tłumiący RC włącza się na początku ruchu roboczego strumienia za pomocą diody. Po naładowaniu się kondensatora dioda zatyka się i układ odłącza się, aż do początku następnego ruchu roboczego; przez ten czas kondensator zdąża rozładować się przez opór.
W czasie powrotu strumienia elektronów indukuje się w cewkach odchylania poziomego (szybka zmiana prądu) wysokie napięcie, które podwyższa się jeszcze w autotransformatorze. Napięcie to po wyprostowaniu ma wartość kilkunastu kilowoltów i służy do zasilania anody kineskopu.

Telewizja kolorowa
W większości systemów telewizji kolorowej obraz barwny rozkłada się na trzy podstawowe barwy: czerwoną, zieloną i niebieską, a następnie przekształca się światła tych barw w odpowiednia sygnały elektryczne i przesyła do odbiorników. W odbiornikach odbywa się przekształcenie tych sygnałów z powrotem w barwy podstawowe i złożenie tych barw w jeden obraz barwny.
Uproszczony schemat nadajnika telewizji kolorowej przedstawiony jest na rys. 26.12 a.
W odbiorniku telewizji barwnej (rys. 26.12 b) odbywa się proces odwrotny do tego, jaki odbywał się w nadajniku. Mianowicie za pomocą odpowiednich demodulatorów z sygnału odebranego wydziela się z powrotem sygnały obrazowe, odpowiadające barwie niebieskiej, zielonej i czerwonej.

Istnieje obecnie szereg różnych rozwiązań urządzeń telewizji kolorowej. Jednym z nich jest system telewizji kolorowej pracujący w standardowym pasmie częstotliwości, w którym przesyłane są trzy sygnały: sygnał jaskrawości, będący normalnym sygnałem telewizji czarno-białej, i dwa sygnały barwy. Uproszczony schemat blokowy takiego nadajnika telewizji kolorowej pokazany jest na rys. 26.13.

Trzy sygnały barw podstawowych (czerwona, zielona i niebieska, otrzymywane za pomocą kamery nadawczej) kierowane są do dwóch różnych urządzeń. Jednym z nich jest mieszacz, w którym z sygnałów trzech barw podstawowych uzyskuje się wypadkowy sygnał czarno-biały, zwany sygnałem jaskrawości. W drugim natomiast urządzeniu, zwanym układem kodowania barw, następuje przekształcenie obu barw, że można je przesyłać razem z sygnałem jaskrawości.

Schemat układu kodowania barw przedstawiony jest na rys. 26.14. W filtrach pasmowych ogranicza się widma częstotliwości sygnału czerwonego S.C. i zielonego SZ do wartości 0-1 MHz. Tak duże ograniczenie widma częstotliwości sygnałów barwnych jest możliwe dzięki właściwości oka ludzkiego, polegającej na tym, że oko reaguje na obraz barwny jedynie wówczas, gdy plamy barwne na oglądanym obrazie mają duże wymiary. Przy elementach obrazu bardzo małych oko ludzkie nie rozróżnia poszczególnych barw, ponieważ zlewają się one w jeden obraz czarno-biały.
Drobnym elementom obrazu barwnego odpowiadają sygnały elektryczne bardzo wielkiej częstotliwości i dlatego można ich nie przesyłać. Wystarczy je przesłać jedynie w postaci sygnału czarno-białego.

Ograniczone widma sygnałów barwy zostają zmieszane z sygnałem jaskrawości w mieszaczach, w wyniku czego uzyskuje się przekształcone sygnały barwy, będące sygnałami o częstotliwościach różnicowych sygnału danej barwy i sygnału czarno-białego (SC-CB dla sygnału czerwonego i SZ-CB dla sygnału zielonego).

Sygnały różnicowe doprowadzone są do modulatorów, gdzie modulują sygnał częstotliwości nośnej barwy, która jest jednakowa dla obu barw, z tym, że faza napięcia częstotliwości nośnej, zasilającej modulator sygnału czerwonego, jest przesunięta o 90˚. Takie przesunięcie faz napięcia częstotliwości nośnej powoduje powstanie na wyjściu obu modulatorów sygnałów o jednakowym zakresie częstotliwości, lecz wzajemnie przesuniętych w fazie, dzięki czemu można je przesyłać wspólnym kanałem. Oba przekształcone sygnały barwy zielonej i czerwonej tworzą jeden sygnał barwy, który wraz z sygnałem czarno-białym (jaskrawości) doprowadzony jest do modulatora w nadajniku telewizyjnym.
Widmo częstotliwości zespolonego sygnału telewizji, zajmujące standardowe pasmo częstotliwości sygnału telewizji czarno-białej, przedstawione jest na rys. 26.15. Składa się ono właściwie z trzech widm: widma sygnału czarno-białego, widma sygnału barwy oraz widma sygnału dźwięku. Cechą szczególną zespolonego sygnału telewizji kolorowej jest to, że widmo sygnału barwy znajduje się wewnątrz widma sygnału czarno-białego. Jest to możliwe dzięki temu, że sygnał telewizyjny nie jest sygnałem o widmie ciągłym. Energia widma skupia się mianowicie wokół częstotliwości, które są wielokrotnościami częstotliwości napięcia odchylenia poziomego. A zatem w sygnale telewizyjnym można zaobserwować pewną okresowość powtarzania się określonych skupisk energii sygnału. Przedstawiono to w dużym powiększeniu na rys. 26.15 (widmo w kole 1). Między poszczególnymi skupiskami energii sygnału telewizyjnego istnieję wolne miejsca, które zapełnia się ograniczonym widmem sygnału barwy dzięki odpowiednio dobranej częstotliwości nośnej barwy. W kole 2 przedstawiono w dużym powiększeniu zagęszczony sygnał telewizyjny; liniami przerywanymi oznaczono widmo sygnału barwy.

W odbiorniku telewizji kolorowej sygnał zespolony zostaje najpierw wzmocniony, a następnie rozdzielony w układzie rozdzielania sygnałów na sygnał jaskrawości i sygnał barwy. Sygnał jaskrawości (czarno-biały) przesyłany jest do kineskopu trzystrumieniowego, w którym sterując jaskrawością plamki odtwarza drobne szczegóły nadawanego obrazu na ekranie kineskopu.

Sygnał barwy doprowadzony jest do układu dekodowania barw, który spełnia rolę odwrotną do tej, jaką spełniał układ kodowania barw w nadajniku. Sygnał barwy rozdziela się przede wszystkim za pomocą filtru pasmowego i doprowadza do dwóch demodulatorów. W jednym z nich odtwarza się sygnał czerwony, a w drugim zielony. Oba demodulatory zasilane są z generatora częstotliwości nośnej barwy, z tym jednak, że demodulator sygnału czerwonego zasilany jest bezpośrednio napięciem z tego generatora, natomiast demodulator sygnału zielonego – poprzez przesuwni fazowy. W rezultacie na wyjściu demodulatorów uzyskuje się sygnały różnicowe SC-CB oraz SZ-CB, czyli takie, jakie były w nadajniku. Sygnały te doprowadza się do poszczególnych katod umieszczonych we wspólnej obudowie kineskopu. Brakujący sygnał barwy niebieskiej, który nie był w ogóle przesyłany, uzyskuje się poprzez zmieszanie obu sygnałów różnicowych SC-CB oraz SZ-CB w mieszaczu barw. Generator napięcia częstotliwości nośnej barwy sterowany jest impulsami synchronizującymi, przechodzącymi z nadajnika telewizyjnego.
Sygnały barw przetwarzane są w trzy strumienie elektronów, które padają na specjalny mozaikowy ekran poprzez przesłonę z otworami, zwany maską (rys. 26.16 a). Otwory te znajdują się na drodze promieni elektronowych rozwijających obraz na ekranie kineskopu. Wszystkie trzy promienie elektronowe ogniskowane są w taki sposób, że przechodzą równocześnie przez poszczególne otwory maski, co poglądowo przedstawiono na rys. 26.16 b. Maska znajduje się w niewielkiej odległości od ekranu kineskopu.
Ekran kineskopu telewizji kolorowej nie jest wykonany w postaci jednolitego osadu luminoforu, jak w kineskopie telewizji czarno-białej, lecz jest utworzony z bardzo dużej liczby rozmieszczonych regularnie grup maleńkich kropek luminoforów, które dają pod wpływem uderzających w ekran trzech strumieni elektronów świecenie trzech barw podstawowych: zielonej, czerwonej i niebieskiej.
Kropki luminoforów trzech barw podstawowych rozmieszczone są na ekranie w postaci grup trzyelementowych, z których każda tworzy maleńki trójkąt równoboczny (każda kropka leży w wierzchołku takiego trójkąta), co widać na rys. 26.16 a. Każdej takiej grupie trzech kropek różnych luminoforów odpowiada jeden otwór w masce.

Gdy wiązka trzech promieni elektronowych zostaje skupiona na otworze maski, wówczas strumień elektronów, modulowany sygnałem czerwonym, pada na kropkę luminoforu dającego świecenie czerwone, strumienie zaś elektronów, modulowane odpowiednio sygnałem zielonym i niebieskim, padają na kropki luminoforów, które dają świecenie zielone i niebieskie.
Wszystkie trzy strumienie elektronów, nacechowane sygnałem barwy, są jednocześnie modulowane sygnałem jaskrawości i odchylane za pomocą wspólnego układu cewek odchylających. Dzięki temu trzy obrazy, odpowiadające trzem barwom podstawowym i jaskrawości, są jednocześnie w sposób ciągły odtwarzane na ekranie kineskopu. Z uwagi na to, że kropki luminoforów dających świecenie barw podstawowych są bardzo małe (rzędu 0,3 mm), obserwator nie może odróżnić trzech oddzielnych obrazów składowych widzi więc obraz wypadkowy, który pod względem jaskrawości i barwy jest wiernym odtworzeniem obrazu widzianego przez kamerę telewizji kolorowej.

Telewizja satelitarna
Wszystkie satelity telewizyjne bezpośredniego odbioru są umieszczone na stacjonarnej orbicie równikowej, na pozycjach przydzielonych im przez organizację międzynarodową, zrzeszającą nadających programy. Na naszym kontynencie jest nią EUROSAT. Pozycje satelitów stacjonarnych określa się w stopniach długości geograficznej wschodniej (E) i zachodniej (W). Telesatelity są wyposażone, w celu precyzyjnej korekty położenia, w małe silniki rakietowe, zdalnie sterowane z Ziemi.
Aparatura nadawczo-odbiorcza satelity telewizyjnego obejmuje kilka (najczęściej dziesięć) przekaźników przesyłanych z Ziemi sygnałów, odrębnych dla każdego z kanałów. Urządzenia retransmitujące programy nazywa się transponderami. Są one zasilane z baterii słonecznych, umieszczonych na charakterystycznych, zwróconych w stronę Słońca, skrzydłach. Podczas przejścia satelity przez cień Ziemi, co trwa około jednej godziny, aparatura jest zasilana z akumulatorów. Gwarantuje to w zasadzie pracę całodobową, choć w okresach cyklicznie powtarzających się „zaćmień” zdarza się zaobserwować niewielkie nieraz zmiany parametrów emitowanego sygnału. Są one spowodowane drastycznymi spadkami temperatury wewnątrz satelity.

Satelity, nadające programy do powszechnego odbioru, są tak skonstruowane, że mogą w tym samym czasie wysyłać odrębne dla różnych krajów wiązki fal. Anteny kierunkowe transponderów są w takim przypadku wycelowane na terytoria krajów lub stref językowych (angielska, francuska, niemiecka, włoska, hiszpańska itd.), korzystających z adresowanych do nich emisji. Zasięgi są jednak znacznie większe niż „napromieniowana” teoretycznie powierzchnia globu – w praktyce zatem widzowie, zamieszkujący tak małą część świata jak Europa, mogą odbierać dowolnie wybrane kanały.

Telewizyjne programy satelitarne dla Europy są nadawane na falach centymetrowych, w zakresie częstotliwości od 10,95 GHz (gigaherców) do 11,70 GHz – zwanym Ku-Band. Sygnałów tych nie można odbierać bezpośrednio za pomocą zwykłych odbiorników telewizyjnych, ani też używając anten stosowanych przy odbiorze fal metrowych i decymetrowych, na których pracują naziemne stacje rozsiewcze. Niezbędne jest tutaj zastosowanie specjalnej instalacji, składającej się z trzech elementów:
a) anteny parabolicznej, charakteryzującej się zdolnością odbierania skupionej wiązki fal o rozbieżności jednego stopnia kątowego;
b) konwertera wysokiej częstotliwości, umieszczonego tuż przy antenie zewnętrznej, odpornego na temperatury od -40˚C do +55˚C, przemieniającego odbierane z orbity sygnały przez zmniejszenie ich częstotliwości;
c) odbiornika telewizji satelitarnej, pracującego w zakresie 950-1750 MHz (megaherców), w którym mieści się 79 kanałów (numerowanych od 01 do 79), przekazującego odebrane programy na wejście zwykłego kolorowego telewizora systemu PAL/SECAM.

Odbiorniki telewizji satelitarnej mają dwa wyjścia sygnału. Dzięki temu można przyłączyć je do specjalnych gniazd audio-video (A/V), albo też – jeśli telewizor ich nie ma – do wejścia antenowego telewizora. W tym drugim przypadku sygnały są do odbiornika przekazywane na pomocniczej częstotliwości radiowej RF (ang. Radio frequency), do której można już dostroić każdy odbiornik z zakresem UHF (kanały 21-60).
Satelity telekomunikacyjne zajmują stałe miejsca na orbicie równikowej. Parabola anteny nadawczej musi być zatem precyzyjnie skierowana na punkt nieboskłonu, odpowiadający pozycji danego satelity. Jeśli odbiorcę interesują programy nadawane przez kilka satelitów, to musi tak skonstruować antenę, aby było możliwe jej przestawianie ręczne (co jest dość kłopotliwe) lub automatyczne, za pomocą zdalnie sterowanego urządzenia z silnikiem serwo. Sterownik zdalny anteny nosi angielską nazwę antenna positioner and actuator.

Antena odbiorcza telewizji satelitarnej składa się z dwóch elementów – biernego i czynnego. Elementem biernym jest paraboliczna metalizowana czasza, będąca wklęsłym lustrem. Fale radiowe, emitowane przez transponder satelity, odbijają się od tego lustra i skupiają w ognisku reflektora. Czasza anteny powinna być odporna na wpływy atmosferyczne i sztywna, przy czym sposób jej zamocowania na podstawie powinien wykluczać uszkodzenie spowodowane np. silnymi porywami wiatry. Oczywiście, najlepiej „spisują się” anteny umieszczone na wolnej przestrzeni, np. na dachu, balkonie lub w ogrodzie. W wielu jednak przypadkach możliwy jest także odbiór silniejszych sygnałów przez anteny znajdujące się pod dachem.

Średnica czaszy odbiorczej decyduje o czułości anteny. Im większa antena, tym silniejszy odbiór. Do odbioru indywidualnego na terenie Polski stosuje się najczęściej anteny o średnicach od 90 do 180 centymetrów. W zachodniej części kraju mogą być używane mniejsze czasze antenowe (150cm), we wschodniej natomiast – większe (180cm). Jedynie do wyłącznego odbioru satelity ASTRA można stosować najmniejsze anteny, odpowiednio o średnicy 90 i 120 centymetrów. W przyszłości – w miarę wprowadzania na orbitę satelitów następnych generacji o podwyższonej mocy – będzie możliwe korzystanie z jeszcze mniejszych anten, o średnicach od 50 do 80 centymetrów.
Instalując anteny, zwłaszcza te o większych średnicach, należy zwrócić baczną uwagę na solidne umocowanie stojaka. Sam ciężar anteny nie ma tu szczególnego znaczenia. Typowe zestawy antenowe nie ważą bowiem więcej niż 50 kg – ważna jest natomiast ich odporność na podmuchy wiatru. Przy częstych wiatrach, wiejących z prędkością 30m/s, czasze o średnicy 180 cm mogą być narażone na nacisk boczny dochodzący do 250kg.

Antena powinna znajdować się w miejscu zapewniającym bezpośrednią widoczność satelity – ponad naturalnymi przeszkodami, jakimi mogą być drzewa i budowle. Powinien być „widoczny” cały wycinek łuku, na którym są rozmieszczone satelity telewizyjne. Sektor ten jest w Polsce ograniczony azymutem od 130˚ do 240˚. Elewacja, tzn. kąt między horyzontem i kierunkiem zwróconej na satelitę anteny, mieści się w granicach od 14˚ na północy kraju do 33˚ na południu.
Elementem czynnym anteny jest konwerter, sprzężony z promiennikiem umieszczonym w ognisku reflektora. Konstrukcja konwertera jest wyjątkowo precyzyjna i delikatna; nie toleruje ingerencji we wnętrze tego małego, lecz najważniejszego w zestawie, urządzenia. Próby otwarcia obudowy (przez amatora) kończą się zniszczeniem aparatury.

Fale radiowe, emitowane przez transpondery satelitów telewizyjnych, są spolaryzowane poziomo lub pionowo, względni kołowo – prawo- i lewoskrętnie. Z tego względu przy promienniku anteny odbiorczej umieszcza się odpowiedni polaryzator. Obrotowy polaryzator, ze zdalnym sterowaniem, umożliwia odbiór programów o różnych polaryzacjach fal. W przypadku korzystania wyłącznie z sygnałów i jednej polaryzacji wystarczy zastosowanie prostego stałego polaryzatora pojedynczego. Urządzenie to łączy promiennik anteny z konwerterem.
Konwerter zawiera przedwzmacniacz wielkiej częstotliwości (wzmacniacz parametryczny) oraz pierwszy stopień przemiany częstotliwości. Lokalny generator heterodynowy i pierwszy mieszacz przenoszą nadawane przez satelitę sygnały na zakres niższych częstotliwości, przechodząc z pasma gigahercowego na megahercowe. Uzyskana w ten sposób pierwsza częstotliwość pośrednia jest kierowana, po wstępnym wzmocnieniu, do wejścia odbiornika telewizji satelitarnej (patrz uproszczony schemat blokowy rys. 2.3).

Redukcja odbieranych przez antenę częstotliwości z 11-12 GHz na 950-1750MHz ułatwia późniejszą obróbkę sygnałów, które są z satelity przesyłane w modulacji częstotliwościowej. Dopiero w odbiorniku TV SAT przyjmują one właściwą dla odtwarzania formę amplitudową.
Konwertery różnią się od siebie zakresami częstotliwości wejściowych i współczynnikiem szumów. Zakres częstotliwości dla Europy wynosi, jak wspomniano wcześniej od 10,95 do 11,75GHz. Jedynie w przypadku odbioru satelitów TDF i TELEX konieczny jest zakres od 11,75 do 12,5GHz. Inne konwertery, przeznaczone do odbioru w innych strefach geograficznych, są na naszym kontynencie nieprzydatne.
Wzmocnienie konwerterów może wynosić od 50 do 65 dB. Lepsze są, rzecz jasna, urządzenia o większym wzmocnieniu. Jakość odbioru słabych sygnałów telewizji satelitarnej jest także uwarunkowana przez współczynnik szumów własnych. Dla konwerterów wyższej klasy (i najdroższych) wynosi on 0,9dB – co umożliwia stosowanie anten o małej średnicy. W tańszej aparaturze współczynnik szumów może wzrastać do 2,5dB. Dla typowych anten, o średnicach od 150 do 180 cm, można używać konwerterów ze współczynnikiem szumów 1,8dB. Mniejsze czasze odbiorcze (120 i 90 cm) wymagają niskoszumowych konwerterów o współczynniku 1,5 czy nawet 1,2dB. Jedynie odbiór z satelity ASTRA bywa zadawalający przy poziomie szumów rzędu 2dB.

Antenę łączy się z odbiornikiem satelitarnym przede wszystkim za pomocą specjalnego kabla współosiowego o typowej wprawdzie oporności od 50 do 75 omów, jednakże przenoszącego częstotliwości do 2GHz i wyróżniającego się tłumieniem nie wyższym niż 20dB. Prowadzi się go najkrótszą drogą – od konwertera do wejścia antenowego. W przypadku pojedynczego polaryzatora połączenie to w zupełności wystarczy. Polaryzatory obrotowe wymagają jednak dodatkowego połączenia z odbiornikiem trzema elastycznym przewodami elektrycznymi. Silnik sterownika anteny musi być – zależnie od konstrukcji fabrycznej – zasilany za pośrednictwem dwóch lub czterech przewodów takiego samego typu, jakie wykorzystuje się w domowych instalacjach elektrycznych.

Doprowadzone z konwertera sygnały zostają w tunerze odbiornika zmieszane z częstotliwością drugiej heterodyny, co powoduje przesunięcie ich do pasma 140MHz (patrz schemat blokowy tunera rys. 2.4). Są one jednak nadal modulowane częstotliwościowo, a następnie przechodzą przez ogranicznik oraz demodulator FM (uzupełnione tzw. blokiem deemfazy), skąd są kierowane na wyjście w formie sygnałów małej częstotliwości wizji i fonii, możliwych do przyjęcia przez telewizory.

Strojenie tunera odbywa się przez zmianę częstotliwości drugiej heterodyny. Pomijając charakterystyczną dla telewizji satelitarnej przemianę sygnału wizji z modulacji częstotliwościowej, konstrukcja tunera TV SAT w niczym nie odbiega od budowy klasycznych tunerów telewizyjnych.
Na rynku sprzętu elektronicznego znajduje się wiele typów odbiorników telewizji satelitarnej, różniących się nie tyle konstrukcją, ile stopniem automatyzacji obsługi. Najprostsze z nich można regulować jedynie ręcznie. Na ich frontowej ściance znajdują się pokrętła dostrojenia wizji, fonii i regulacji polaryzatora. W konstrukcjach średniej klasy wbudowuje się także wskaźnik poziomu sygnału, przełącznik polaryzatora i przełącznik szerokości pasma fonii.

Najdroższe odbiorniki wysokiej klasy mają cyfrowy syntetyzer częstotliwości, ułatwiający dostrajanie do kanału, oraz pamięć elektroniczną, w której można utrwalić optymalne dostrojenie odbiornika do kilkudziesięciu programów. Mają one zazwyczaj zdalne sterowanie podczerwienią.
W charakterystyce odbiornika najważniejszy jest zakres odbieranych częstotliwości. Należy pamiętać, że większość satelitów europejskich nadaje w paśmie 10,95-11,75 GHz (Ku-Band). Tylko nieliczne satelity pracują (najczęściej tylko na niektórych transponderach) w zakresie 11,75-12,5 GHz (C-Band). Znajomość właściwego zakresu jest niezbędna przy zakupie sprzętu.

Na tylnej ściance odbiornika widać gniazdo wejściowe dla kabla współosiowego, prowadzącego od konwertera. Jest ono oznaczone symbolem INPUT. W pobliżu znajdują się gniazda przeznaczone do połączeń z polaryzatorem i zdalnym sterownikiem anteny ANT CONT. Wyjście wielkiej częstotliwości OUT wykorzystuje się do połączenia, również kablem współosiowym, telewizora o odbiornikiem satelitarnym, przy czym telewizor może być dowolnego typu. Przekaz dokonuje się na dowolnym kanale, wybranym w zakresie UHF 30-39. Celem precyzyjnego dostrojenia telewizora odbiornik satelitarny jest zaopatrzony w generator sygnału testowego, który włącza się przesunięciem przełącznika TEST na pozycję ON. Po dostrojeniu do testu przestawia się go na pozycję OFF.
Lepszą jakość odbioru uzyskuje się w przekazie odrębnych sygnałów wizji i dźwięku, pobieranych odpowiednio z gniazd VIDEO i SOUND. Jest to jednak możliwe tylko w przypadku telewizorów z gniazdami wejściowymi, odrębnymi dla wizji i fonii lub zespolonymi w tzw. eurozłącze.
Niektóre odbiorniki wyższej klasy mają dodatkowe gniazda do przyłączenia magnetowidu i stereofonicznej instalacji głośnikowej.

Końcowym urządzeniem w zestawie odbiorczym jest telewizor kolorowy. Ponieważ w europejskiej strefie geograficznej programy telewizyjne nadaje się w dwóch systemach, znanych jako PAL (większość emisji satelitarnych) i SECAM, więc należy stosować dwusystemowe aparaty telewizyjne PAL/SECAM. Przełączanie z systemu na system odbywa się w nich automatycznie, zależnie od doprowadzonego sygnału.

Bibliografia
1)Andrzej Sowiński: Elektronika i automatyka; Warszawa 1970
2)Tadeusz Kurek: Prawie wszystko o telewizji satelitarnej; Warszawa 1991

Podoba się? Tak Nie

Czas czytania: 26 minut