Gliwice, 26.03.07r.

Politechnika Śląska

Wydział Elektryczny

Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego

i Robotyki

Laboratorium Podstaw Telekomunikacji

Rok akademicki: 2006/2007

Elektronika i Telekomunikacja

Grupa: KSS2

Sekcja: 2

Skład:

1. Maciej Kurzeja

2. Antoni Kurzeja

3. Damian Gajdecka

4. Michał Janus

5. Krzysztoff Majnusz

6. Jacek Wielicki

• Temat: TELEWIZJA

Telewizja

Dział telekomunikacji zajmujący się przesyłaniem na odległość ruchomych obrazów wraz z towarzyszącym im dźwiękiem za pomocą sygnałów elektrycznych. Ze względu na zastosowanie rozróżnia się: telewizję programową oraz telewizję użytkową (umożliwiającą obserwację zjawisk lub kontrolę procesów w przemyśle, badaniach naukowych, itp.).

Sposób analizy obrazu telewizyjnego

Obraz zostaje podzielony na szereg punktów i składających się z tych punktów linii. Standardowo jest 625 linii poziomych. System telewizyjny określa się właśnie ilością tych linii w obrazie.

Każdy z punktów zostaje zamieniony na sygnał elektryczny, którego amplituda (chwilowe napięcie) jest proporcjonalne do jego jaskrawości. Każda linia jest zakończona impulsem synchronizacji obrazu.

Odbiornik telewizyjny to urządzenie elektroniczne przeznaczone do odbierania sygnałów telewizyjnych nadawanych przez telewizyjne stacje nadawcze w postaci fal elektromagnetycznych i do przetwarzania tych fal w obrazy i towarzyszący im dźwięk.

Telewizor składa się zasadniczo z trzech torów: wizji (m.in. głowica wysokiej częstotliwości, wzmacniacz pośredniej częstotliwości, wzmacniacz wizji, kineskop), fonii (m.in. demodulator, wzmacniacz mocy, głośnik) i synchronizacji (m.in. generatory i wzmacniacze odchylania pionowego i poziomego), a ponadto z układu zasilania.

Telewizor do odbioru obrazów kolorowych posiada również tor chrominancji, układ dekodera (zamieniający sygnały chrominancji i luminancji na trzy sygnały barw podstawowych) oraz trzy oddzielne wzmacniacze sygnałów RGB. Układ dekodera telewizora do odbioru obrazów kolorowych różny jest dla poszczególnych systemów telewizyjnych, jednak większość obecnie produkowanych telewizorów posiada dekoder dostosowany do odbioru programów nadawanych w różnych standardach.

Pierwszy blok to blok wielkiej częstotliwości w którym znajduje się „głowica” z przełącznikiem kanałów, dzięki której można wybierać kanały. W głowicy znajduje się generator wytwarzający taką częstotliwość która po zmieszaniu z częstotliwością nośną każdego odbieranego kanału telewizyjnego na jej wyjściu daje stałą pośrednią częstotliwość. Ten generator to heterodyna a częstotliwości mieszane są w mieszaczu.

Wzmacniacz pośredniej częstotliwości wzmacnia częstotliwość pośrednią tak aby można było dalej ją obrabiać.

Bardzo ważnym blokiem jest blok automatycznej regulacji wzmocnienia ARW. Blok ten sprawuje ciągły nadzór nad amplitudą odbieranego i obrabianego sygnału telewizyjnego. Zapewnia, że nie mamy na ekranie telewizora ciągłej zmiany kontrastu.

Następnie sygnał pośredniej częstotliwości trafia do detektora wizji. W detektorze tym sygnał p.cz. zostaje oddzielony od sygnału wizji, sygnałów synchronizacji i wycięty. Oddzielany jest również sygnał różnicowy fonii, który trafia do wzmacniacza częstotliwości różnicowej. Następnie ogranicznik ogranicza jego amplitudę (robi z sinusa prostokąt). Demodulator częstotliwości wydłubuje z sygnału dźwięk, który trafia najpierw do wzmacniacza napięciowego ze znajdującymi się w nim regulatorami barwy oraz siły głosu a następnie do wzmacniacza mocy. Potem już tylko trafia na membranę.

Separator impulsów synchronizacji jest odpowiedzialny za wychwycenie i posegregowanie impulsów synchronizacji pionowej i poziomej. Z niego wychodzą dwie drogi. Jedna jest odpowiedzialna za obsługę obrazu w kierunku poziomym a druga w kierunku pionowym. Impulsy synchronizacyjne trafiają na odpowiednie generatory. Częstotliwość odświeżania pionowego to 50 Hz a poziomego to 15 625 Hz. Generatory tych częstotliwości są odpowiedzialne za składanie obrazu.

Sygnał ze wzmacniacza wizji trafia na katodę kineskopu i wysyłany jest w stronę ekranu. Po drodze jest przyśpieszany aby po uderzeniu w luminofor spowodować jego zaświecenie.

Sygnały dochodzące do cewek odchylających powodują, że wytwarzane pole magnetyczne zmienia się w rytm zmian synchronizacji i przesuwa rozpędzony strumień elektronów w pionie i poziomie.

Obraz na ekranie najpierw tworzony jest przy pomocy linii nieparzystych a potem parzystych. W ciągu sekundy nadawane jest zatem 50 półobrazów.

Szerokość pasma sygnału wizyjnego wynosi 6,5 MHz [25x(4:3)x(625x625)].

Częstotliwość odchylania poziomego 25x625 = 15625 Hz

Częstotliwość odchylania pionowego 50 Hz

Czas analizy jednej linii H = 1/15625 Hz = 64 µs

Czas trwania jednego półobrazu V = 1/50 Hz = 20 ms

Systemy telewizyjne

Są to systemy określające zasady i metody wytwarzania oraz przesyłania sygnałów telewizyjnych, a także parametry tych sygnałów. Analogowe systemy emisyjne oznaczone są literami: B, G, D (Polska - 625 linii, 50 pól, odległość 6,5 MHz, kanał 8 MHz), M. Oprócz standardów telewizji monochromatycznej istnieją 3 systemy telewizji kolorowej: PAL, SECAM, NTSC.

System NTSC został opracowany w USA. Polega na przekształceniu sygnałów barw podstawowych na trzy inne sygnały: jeden sygnał luminacji Y oraz dwa sygnały chrominancji. Stosuje się w nim modulacje kwadraturową podnośnej chrominancji dlatego widmo sygnału wyjściowego zawiera tylko wstęgi boczne modulacji. Wadą jest duża niestałość kolorów.

System PAL to udoskonalona wersja systemu NTSC przystosowana do europejskich norm. Zmniejszono wrażliwość na zniekształcenia fazowe oraz kwadraturowe.

System SECAM został opracowany we Francji również na bazie NTSC. W systemie tym w sposób ciągły jest przesyłany tylko sygnał luminacji obrazu, a sygnały różnicowe przesyłane są kolejno co drugą linię analizy.

Przebieg ćwiczenia

1. Badanie przebiegu czasowego sygnału jednej linii obrazu

Należy zmierzyć czas analizy jednej linii, zaobserwować charakterystyczne fragmenty tj. sygnał synchronizacji kolorów, sygnał powrotu linii.

2. Badanie poziomu bieli i czerni

a) poziom czerni

Aby uzyskać czerń należy zasłonić przesłonę kamery.

b) poziom bieli

Teoretycznie należy zasłonić obiektyw kamery białą kartką, jednak z powodu słabego oświetlenia ciężko jest uzyskać biel. Można stworzyć linie białe za pomocą generatora napisów, który jest na wyposażeniu laboratorium. Lokalizacja tych linii lub ich fragmentów pozwala zmierzyć poziom bieli, który wynosi ok. 900mV licząc od sygnału synchronizacji.

3. Obserwacja widma sygnału telewizyjnego dla dwóch systemów OIRT (Polska) i CCIR z wykorzystaniem modulatora telewizyjnego MD-5.

Modulator przeznaczony jest do współpracy z domowym sprzętem audiowizualnym typu odbiorniki satelitarne, magnetowidy, kamery, które nie posiadają fabrycznie wbudowanego modulatora. Modulator telewizyjny zmienia sygnał niskiej częstotliwości AUDIO oraz VIDEO na sygnał wysokiej częstotliwości w zakresie kanałów telewizyjnych. Sygnał ten podłączany jest do gniazda antenowego w telewizorze. Modulator nie tłumi lewej wstęgi bocznej (normalnie w sygnale telewizyjnym jej nie ma).

Przykładowy sposób podłączenia modulatora

Tryby pracy modulatora:

TRYB NORMALNY - po podłączeniu zasilania do modulatora na wyświetlaczu pojawia się numer kanału telewizyjnego na którym pracuje modulator. Kanał można zmienić przyciskami <>.

ZMIANA SYSTEMU KANAŁÓW TELEWIZYJNYCH - modulator może pracować na kanałach zgodnych z systemem OIRT oraz CCIR. W celu wybrania systemu należy trzymając wciśnięte przyciski < i > włączyć zasilanie. Wyświetlacz pokaże aktualny system „oi” (OIRT) lub „cc” (CCIR). Posługując się przyciskami <> można wybrać system i wyłączyć zasilanie.

ZMIANA CZĘSTOTLIWOŚCI NOŚNEJ FONII - trzymając wciśnięty przycisk > włączyć zasilanie modulatora. Można wybrać 5,5 MHz lub 6,5 MHz.

SYGNAŁ TESTU - trzymając wciśnięty przycisk < włączyć zasilanie. W trybie tym modulator generuje na ekranie telewizora obraz kontrolny biało-czarnych pasów pionowych oraz sygnał akustyczny 1kHz. Na wyświetlaczu pokazany jest numer kanału który można zmieniać.

4. Nadawanie teletekstu za pomocą programu TELETEXT SENDER

Teletekst - sygnał cyfrowy dołączany do emisji telewizyjnej, zawierający dane, które nowoczesne odbiorniki telewizyjne interpretują jako tekst (dostępny w 16 kolorowej palecie). Teletekst wykorzystuje emitowane niewidoczne dla odbiornika linie obrazowe. W teletekście nadawcy telewizyjni zamieszczają bieżące informacje, program telewizyjny, serwis pogodowy, sportowy, ogłoszeniowy, bardzo często także konkursy.

Sygnał teletekstu przekazywany jest w postaci cyfrowej na liniach obrazu w trakcie wygaszania pionowego (przy zmianach półobrazu). Każda linia teletekstowa zawiera pakiet bitów złożony z 45 bajtów, każdy bit trwa ok. 140 ns, a cały pakiet ok. 52000 ns. Jedna linia teletekstowa zawiera 40 znaków. 5 pierwszych bajtów jest

wykorzystywanych do synchronizacji zegara w dekoderze teletekstu, synchronizacji znaków i identyfikacji danych np. nr wiersza na stronie. Jedna strona teletekstu jest złożona z 24 wierszy przesyłanych w ciągu 0,24 s. Jeden wiersz strony zawiera 40 znaków, w każdym półobrazie nadaje się dwie linie teletekstu, półobrazy zmieniają się co 20 ms więc czas przesyłania jednej strony wynosi 0,24s. Przesyłane do odbiornika strony tekstu są gromadzone w pamięci komputera i wysyłane cyklicznie

wraz z nadawanym sygnałem telewizyjnym. W rzeczywistości przesyłane są nie znaki alfanumeryczne a ich adresy, pod którymi w pamięci generatora znaków w odbiorniku TV są one umieszczone wraz z ich atrybutami. Atrybut określa jednoznacznie cechy znaków, tj. kolor znaku, rozmiar znaku i zabarwienie tła. Deszyfrowanie nadanych kodów znaków i kodów atrybutów następuje w generatorze

znaków wchodzących w skład dekodera TXT w odbiorniku TV.

Odbieranie informacji TXT zapewnia dekoder TXT, którego podstawowym zadaniem jest gromadzenie kodów znaków i kodów atrybutów tworzących jedną stronę teletekstową. Po wybraniu strony teletekstu przez użytkownika, dekoder dokonuje zamiany kodów znaków i atrybutów na odpowiadające im sygnały elektryczne (wizyjne), które przez procesor sygnałów RGB wyświetlają informacje wybranej strony na ekranie odbiornika. Wybory stron dokonuje się przez wpisanie do

dekodera numeru strony za pomocą pilota. Dekoder teletekstu wydziela z sygnału wizyjnego po detekcji informacje o znakach strony (sygnał PCM). Po przyjęciu przez dekoder numeru, strony rozpoczyna się gromadzenie w pamięci dekodera adresów żądanej strony.

Ponieważ informacje zawarte w kolejnych stronach całego magazynu są nadawane cyklicznie, stąd dostęp do wybranej strony jest opóźniony. Czas oczekiwania na wybrane strony jest podstawową wadą teletekstu.

W przeprowadzonym ćwiczeniu posłużyliśmy się nadajnikiem teletekstu AP-100 wyprodukowanym przez firmę ELMAK oraz programem przeznaczonym do tworzenia i zarządzania stronami przeznaczonymi do emisji.

Nadajnik AP-100 umożliwia umieszczanie pakietów teletekstu na dowolnych liniach sygnału wizyjnego z zakresu 7-22 dla pierwszego półobrazu i 320-335 dla drugiego półobrazu. Wybór linii 7 oznacza jednocześnie wybór linii 320 w drugim półobrazie.

Tworzenie strony

Pole edycji składa się z 25 wierszy po 40 znaków każdy. W wierszu zerowym umieszcza się numer strony, logo nadawcy, bieżący czas i datę. Pozostałe wiersze zawierają treść właściwą strony.

W procesie tworzenia stron stosowane są przeważnie znaki alfanumeryczne dostępne z klawiatury, można też posługiwać się znakami narodowymi. Do tworzenia rysunków graficznych stosuje się specjalne znaki semigraficzne ciągłe albo rozdzielone.

W celu urozmaicenia tekstu stosuje się znaki sterujące. Umożliwiają one zmianę atrybutów wprowadzanego tekstu i grafiki :

- zmiana koloru znaku dla trybu graficznego i tekstowego

- zmiana koloru tła

- migotanie tekstu

- zmiana wysokości tekstu

- tryb grafiki separowanej i ciągłej

Druga część ćwiczenia z teletekstem będzie polegała na obserwacji na ekranie oscyloskopu sygnału teletekstu.

---