Giáo trình kỹ thuật truyền hình

Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình Giáo trình kỹ thuật truyền hình

1 PHẦN KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TRẮNG ĐEN Chƣơng ĐẠI CƢƠNG VỀ VƠ TUYẾN TRUYỀN HÌNH 1.1 Ngun lý chung vơ tuyến truyền hình Đèn chiếu KĐTT (AM) Came-ra Nhân tần Mạch ghép KĐại âm tần KĐTT (FM) Nhân tần KĐCS CTần Lọc hài PHTK Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát 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 xa, trung tâm truyền hình biến tín hiệu quang hình ảnh động thành tín hiệu điện (gọi tắt tín hiệu hình ảnh – video), đưa tín hiệu với tín hiệu âm đến máy phát để điều chế sóng cao tần cực ngắn (gọi sóng mang) Tập hợp tín hiệu (gọi chung tín hiệu truyền hình) xạ dạng sóng điện từ qua khơng gian truyền cáp đến máy thu Mỗi hình ảnh camera trung tâm truyền hình phân tích thành khoảng 520.000 phần tử nhỏ (gọi điểm ảnh) mà góc nhìn phút (1/60 độ) hay 1/3438 Radian mắt ta khơng phân biệt có cảm giác chúng liền Các điểm ảnh mang thơng tin độ chói màu sắc vật Sau đó, camera biến đổi độ sáng điểm ảnh thành tín hiệu điện có biên độ điện áp tỉ lệ với độ sáng (nhờ biến đổi quang – điện) Đó q trình phân tích ảnh đài phát máy thu diễn trình ngược lại Đó q trình khơi phục hay tổng hợp ảnh, biến đổi tín hiệu điện nhận thành tín hiệu quang, hình ảnh hình, nhờ biến đổi điện – quang, gọi ống thu hình CRT hình tinh thể lỏng LCD Để chùm tia điện tử ống thu hình tín hiệu hình khống chế khơng phóng vào điểm hình, hệ thống mạch điện bố trí để lái chúng từ trái sang phải (gọi quét ngang hay quét dòng) lái chúng từ xuống (gọi quét dọc, quét mành hay quét mặt) Để việc quét tất máy thu đồng so với đài phát, ngồi tín hiệu hình ảnh, đài truyền hình cịn phát thêm tín hiệu điều khiển việc quét dịng, mành cho (gọi tín hiệu đồng ngang dọc); đồng thời phát tín hiệu xoá dấu để tắt tia quét ngược máy thu không làm lộ vệt trắng hình; gọi xung xố hồi ngang (xung tắt dòng) hồi dọc (xung tắt mặt) 1.2 Tiêu chuẩn truyền hình Trên giới có nhiều chuẩn truyền hình, có chuẩn trở thành phổ biến FCC, CCIR OIRT Bảng 1.1 Các thông số quan trọng tiêu chuẩn truyền hình ST T 10 11 12 13 14 15 THÔNG SÔ CÁC TIÊU CHUẨN Số dịng qt hình Số hình xuất 1s Cách quét Độ rộng dải tần hình Tần số qt ngang (qt dịng) Chu kỳ quét ngang (quét dòng) Tần số quét dọc (quét mành) Chu kỳ quét dọc (quét mành) Phương pháp điều chế tín hiệu hình Các mức tín hiệu - Đỉnh đồng thành phần so với - Xố tín hiệu Video - Mức trắng - Mức đen Phương pháp điều chế tín hiệu tiếng Khoảng cách sóng mang hình tiếng Độ rộng dải tần chung (hình, tiếng) Tần số trung tần hình Tần số trung tần tiếng FCC 525 30 Xen kẽ 4MHz 15.750Hz 63,5 s 60Hz 16,7ms Biên độ âm 100% (75  2,5)% (12,5  2,5)% (70  2,5)% Tần số CCIR OIRT 625 625 25 25 Xen kẽ Xen kẽ 5MHz 6MHz 15.625Hz 15.625Hz 64 s 64 s 50Hz 50Hz 20ms 20ms Biên độ âm Biên độ âm 100% 100% (75  2,5)% (75  2,5)% (12,5  2,5)% (12,5  2,5)% (70  2,5)% (70  2,5)% Tần số Tần số 4,5MHz 5,5MHz 6,5MHz 6MHz 45,75 MHz 41,25MHz 7MHz 38MHz 32,5MHz 8MHz 38MHz 31,5MHz 16 Trung tần thứ hai tiếng 17 Khn hình b:h 4,5MHz 4:3 5,5MHz 4:3 6,5MHz 4:3 FCC: Federal Communication Commission: Uỷ hội Thông tin Liên bang; áp dụng nước Mỹ, Canada, Cuba CCIR: Comité Consultatif International de Radio et Television: Uỷ ban tư vấn Vô tuyến Điện Quốc tế ; áp dụng nước Đức, áo, Hà Lan, Nam tư OIRT: Organisation International Radio and Television: Tổ chức Phát Phát hình Quốc tế áp dụng phần lớn nước XHCN (cũ) Lấy chuẩn truyền hình trắng đen OIRT (chuẩn để xây dựng hệ màu PAL D/K Việt Nam) để phân tích số thơng số đặc trưng Số dịng qt hình 625 Chất lượng hình phụ thuộc vào độ phân giải Số dịng quét nhiều, chất lượng hình ảnh đẹp Do đó, việc chọn số dịng qt hình phải đủ lớn để đảm bảo cho mắt người cách hình khoảng chiều cao hình góc tạo mắt người đến dịng liên tiếp hình phải nhỏ phút (1/60 độ) Có vậy, mắt ta khơng phân biệt ranh giới dịng hình nhìn thấy mịn, không bị sứa ngang h   / 60 độ l= 6h Hình 1.2 Cách xác định số dịng qt hình Từ xác định số dòng quét tương ứng với chuẩn FCC, CCIR OIRT 525, 625 625 Số hình 1s 25 Người ta chọn số hình 1s lớn số hình tương ứng với thời gian lưu ảnh mắt hình liên tục, không gây cảm giác bị gián đoạn Số hình lớn có cảm giác liên tục Mắt có thời gian lưu ảnh từ 1/25s – 1/8s Do chọn số hình 1s lớn 25 hình đạt yêu cầu Ngồi ra, cần phải chọn số hình ước số tần số mạng điện xoay chiều để tránh tượng hình bị rung, lắc có vết đen trơi hình lọc nguồn khơng bảo đảm chất lượng Tổng hợp điều kiện trên, chuẩn truyền hình FCC, CCIR OIRT chọn số hình 1s 30, 25 25.(tương ứng với tần số mạng điện xoay chiều 60Hz, 50Hz 50Hz (Ví dụ: khảo sát tần số chớp tắt f bóng đèn, f>25Hz (25lần 1s) khả lưu ảnh nên mắt người có cảm giác đèn ln sáng) Các dịng mành quét xen kẽ Để khắc phục tượng nhấp nháy cách quét 25 hình (hoặc 30 hình) 1s, người ta sử dụng cách quét xen kẽ; quét mành lẽ theo thứ tự 1,3,5,7 quét mành chẵn theo thứ tự 2,4,6,8 Như thế, mành chẵn hay mành lẽ, dòng chớp sáng (xuất hiện) 25 lần, dòng kề thuộc mành khác xuất 50 lần 1s Nhưng khoảng cách dịng bé nên mắt khơng phát Kết ta có cảm giác số hình xuất 1s tăng gấp đôi, khắc phục tượng nhấp nháy hình ảnh hình Bắt đầu quét mành chẵn Bắt đầu quét mành lẽ Quét ngược mành lẽ Quét ngược mành chẵn 623 622 624 625 Hình 1.3 Cách quét xen kẽ kỹ thuật truyền hình Tần số quét ngang (quét dòng) 15.625Hz Với 625 dòng hình quét xen kẽ 25 hình 1s số dòng quét mà mạch quét ngang quét 1s là: 625 dịng/hình x 25 hình/s = 15.625 dịng/s Do tần số quét ngang fH= fd =15.625Hz Và chu kỳ quét ngang TH= Td =64us Iq A C E B D B D t A C s 56 s 64 s E Hình 1.3 Dịng qt ngang có dạng cưa tuyến tính theo chiều ngang 5 Tần số quét dọc (quét mành) 50Hz Với cách quét xen kẽ, chu kỳ (thời gian) quét hình, kể quét ngược TH=1/50 = 20ms (hoặc 1/60=16,7ms chuẩn FCC) Vậy tần số quét mành fV=50Hz (hoặc 60Hz chuẩn FCC) Tín hiệu hình điều chế biên độ âm (để chống nhiễu biên độ) điểm trắng hình tương ứng với biên độ điện áp thấp + Tín hiệu hình chiếm từ 10% - 71% biên độ tín hiệu Video + Tín hiệu đồng chiếm từ 75% - 100% biên độ tín hiệu Video + Tín hiệu xố tia qt ngược mức 75% biên độ tín hiệu Video A B Quét thuận Quét ngược Iq t V Đen tối đen tối đen Đen Đen vừa 100% 75% 71% 50% 10% Xung đồng ngang t xám Trắng Xug xoá ngang Hình 1.4 Một dịng qt AB tín hiệu hình điều chế biên độ âm Độ rộng dải tần chung tín hiệu hình tiếng 8MHz Trong phổ tần tín hiệu truyền hình, thực dải biên sóng mang hình bị đài phát lọc phần lớn để tiết kiệm dải tần biên tần mang thơng tin tín hiệu Dải biên lại dải biên gọi dải biên cụt (Nyquist) AV fRF/VID fRF/S Biên tần Biên tần của tín hiệu hình tín hình 6,5MHz f 8MHz Hình 1.5 Đặc tính biên tần tín hiệu cao tần hình Tín hiệu tiếng (âm thanh) điều chế theo tần số Nhờ điều tần nên âm nghe trung thực hơn; ngồi máy thu hình kiểu đổi tần tín hiệu trung tần hình tiếng dễ chung với tầng tách sóng hình Nhờ vậy, tín hiệu tiếng khơng bị suy giảm bị méo tần số tầng đổi tần bị xê dịch Ngồi cịn giảm tượng tiếng lẫn vào hình Khoảng cách sóng mang hình sóng mang tiếng 6,5MHz + Tần số sóng mang cao tần tiếng lớn sóng mang cao tần hình fRF/S>fRF/VID fRF/S - fRF/VID=6,5MHz + Suy tần số trung tần hình lớn trung tần tiếng fIF/VID>fIF/S fIF/VID - fIF/S=6,5MHz 10 Phổ tín hiệu hình: Xác định phổ tần tín hiệu hình xác định thành phần xoay chiều tín hiệu Các chi tiết lớn hình ảnh tương ứng với thành phần tần số thấp chi tiết nhỏ tương ứng với thành phần tần số cao Thành phần thấp phổ tần xác định tần số quét dọc Trong giới hạn phổ tần xác định thành phần tần số cao tín hiệu hình Hệ thống truyền hình khơi phục lại hình ảnh với chi tiết có kích thước xấp xĩ phần tử ảnh- xác định ô vuông mà cạnh chiều rộng dòng quét Tần số cao phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dịng qt Để đạt độ rõ nét ảnh cao số dịng qt lớn, kích thước phần tử ảnh nhỏ Lúc độ rộng dải tần hình tăng Sử dụng phương pháp quét xen kẽ giảm dải tần Ví dụ: Nếu quét liên tục 625 dịng với tỉ lệ khn hình 4:3 số hình 1s 25, (theo chuẩn CCIR va OIRT) Số phần tử ảnh dòng: 625 x 4/3 = 833 phần tử Số phần tử ảnh hình: 625 x 833 = 520.625 phần tử Số phần tử ảnh 1s (25 hình): 520.625 x 25 = 13 triệu phần tử Như vậy, tần số cao tín hiệu hình phải 13 MHz Nếu sử dụng phương pháp quét xen kẽ tần số mành nâng lên gấp đơi nên tần số cao tín hiệu hình giảm xuống nửa Nghĩa fmax=6,5 MHz V fV 3fV fH-fV fH nfV fH+fV 2fH 2fH+fV fH+nfV 3fH f Hình 1.7 Phổ tín hiệu hình Phổ tín hiệu hình minh hoạ hình 1.7 Đó phổ gián đoạn gồm hài tần số quét dọc nhóm phổ quanh hài tần số quét ngang, hài có bậc cao biên độ bé Đặc điểm nhóm phổ hài tần số quét ngang tồn khoảng trống Có thể lợi dụng khoảng trống để truyền tín hiệu khác Trường hợp tín hiệu có cấu trúc phổ nhau, bố trí nhóm phổ tín hiệu thứ hai nằm vào khoảng trống nhóm phổ tín hiệu thứ nhất, truyền tín hiệu kênh thơng tin, sau tách chúng Tính chất ứng dụng kỹ thuật truyền hình màu Phổ tín hiệu màu đặt vào khoảng trống phổ tín hiệu chói Trong hệ thống tín hiệu truyền hình đo lường lợi dụng khoảng trống để truyền tín hiệu kiểm tra Chương MÁY THU HÌNH TRẮNG ĐEN 2.1 Sơ đồ tổng quát 2.1.1 Sơ đồ khối máy thu hình trắng đen Tách sóng KĐ Tiếng 10 KĐCS Âthanh KĐCT Mạch trộn KĐCS Hình T.sóng Hình KĐ Thúc KĐ AGC Cổng AGC KĐCS Hình Dao đg nội Trễ AGC Tách XĐBộ 12 Dđộng Dọc 11 13 KĐại thúc 15 AFC Dđộng Ngang 18 Sửa dạng 14 KĐCS Dọc 17 16 KĐại thúc KĐCS Fly Back Ngang 20 Hình 2.1 Sơ đồ khối máy thu hình trắng đen HV REC T B+ 2.1.2 Chức khối Ta khảo sát chức khối máy thu hình bán dẫn sử dụng phần tử tích cực Transistor- sở máy thu hình đại sử dụng IC chun dụng (tích hợp hố Transistor) + Khối khuếch đại cao tần: Khối thường dùng transistor, có mức nhiễu thấp dùng để khuếch đại tín hiệu thu từ anten, làm tăng tỉ số tín hiệu nhiễu nên hình rõ nét Ngồi ra, tính đơn hướng khối có tác dụng phân cách mạch dao động ngoại sai anten + Khối trộn sóng: Dùng để tạo tín hiệu có tần số trung gian (trung tần) Trong máy thu siêu ngoại sai, tín hiệu kênh khác vào máy thu từ anten trộn với tín hiệu dao động ngoại sai để tạo tín hiệu trung tần có tần số ổn định Nhờ vậy, tín hiệu dễ dàng khuếch đại, qua tầng khuếch đại có hệ số khuếch đại lớn ổn định, mạch dễ thực trung hồ nên khơng phát sinh dao động tự kích Bộ trộn thường dùng Transistor có đặc tính ngõ vào có độ phi tuyến lớn làm việc với dòng nhỏ để hiệu suất trộn sóng cao + Khối dao động ngoại sai: Tạo tín hiệu hình sine tần số foi để đổi tần tín hiệu đến máy thu theo cơng thức fIF=foi-fai Mạch thường dùng Transistor cao tần Người ta thường thiết kế thêm nút tinh chỉnh tần số dao động nhằm lấy tần số dao động xác để có hình tiếng rõ + Khối khuếch đại tín hiệu trung tần hình: Để máy thu có độ nhạy cao, người ta thường dùng đến tầng khuếch đại trung tần hình Đây tầng khuếch đại cộng hưởng, có tín chọn lọc tần số có băng thơng rộng Để có độ lợi lớn, Transistor làm việc với dòng IE= (4-7)mA Trong tầng thường dùng tụ trung hoà để triệt tiêu dao động tự kích Các mạch cộng hưởng chỉnh lệch tần số để tạo đáp tuyến chọn lọc tần số rộng Trong tầng này, người ta dùng mạch cộng hưởng nối tiếp để nén tín hiệu tiếng nhằm giảm ảnh hưởng nhiễu tiếng vào đường hình Hiện nay, mạch cộng hưởng lệnh tần số thay lọc SAW (Surface Acoustic Wave) + Khối tách sóng tín hiệu hình: Để lấy tín hiệu hình khỏi tín hiệu trung tần hình Khối thường dùng Diođe để tách sóng biên độ, lấy tín hiệu video khỏi trung tần hình Trong tín hiệu tách ra, cịn có tín hiệu trung tần thứ tiếng (SIF), dạng điều chế FM, có tần số 4,5MHz, 5,5MHz 6,5MHz tương ứng với chuẩn FCC, CCIR OIRT + Khối khuếch đại thúc tín hiệu hình: Do biên độ tín hiệu video cần đủ lớn để cung cấp cho tầng AGC khoá, tầng tách xung đồng bộ, tầng khuếch đại tín hiệu hình nên để giảm ảnh hưởng nặng tải lên tầng tách sóng hình, người ta thiết kế thêm tầng khuếch đại thúc Đối với tín hiệu hình, tầng làm việc chế độ C chung nên khuếch đại dòng, trở kháng vào lớn nên giảm ảnh hưởng nặng tải lên tầng tách sóng + Khối khuếch đại hình: 10 Nhằm nâng cao tác dụng tín hiệu hình âm cực đèn hình hiệu hơn, người ta dùng tầng khuếch đại hình để tăng biên độ tín hiệu hình lên 50Vpp (Máy thu hình lớn điện áp cao) Để tín hiệu bị méo, tải cực C phải phần tử trở, muốn lấy biên độ tín hiệu cao, điện áp cung cấp phải lớn (lớn 100V) Trong tầng thường có chiết áp Contrast để điều chỉnh hệ khuếch đại điện áp tín hiệu, nhằm điều chỉnh độ tương phản hình + Khối khuếch đại tín hiệu trung tần tiếng thứ 2: cực C tầng khuếch đại thúc, người ta đặt mạch cộng hưởng để lấy tín hiệu trung tần tiếng thứ SIF Sau tín hiệu tiếp tục khuếch đại hay mạch khuếch đại trung tần cho đủ lớn để đưa vào khối tách sóng âm + Khối tách sóng âm thanh: Là khối tách sóng FM để loại bỏ tần số trung tần tiếng thứ có tần số 4,5MHz (FCC), 5,5MHz (CCIR), 6,5MHz (OIRT) Kiểu tách sóng FM tỉ lệ sử dụng phổ biến khối + Khối khuếch đại công suất âm thanh: Dùng để khuếch đại tín hiệu âm đến mức đủ lớn để đưa loa Nó gồm có tầng khuếch đại thúc tầng khuếch đại cơng suất tín hiệu âm tần + Đèn phóng tia âm cực (CRT: Cathode Ray Tube): Đèn thường có dạng hình phễu, mặt đèn có dạng hình chữ nhật Dưới tác dụng điện lớn (đại cao thế) vách dương cực đèn hình, tia điện tử hút từ bề mặt Cathode đốt nóng, với vận tốc lớn, đập vào hình làm phát sáng chất phốtpho phun bề mặt hình tạo điểm sáng tối cỗ đèn hình, có bố trí cuộn dây lệch dọc lệch ngang để lái tia điện tử theo chiều dọc theo chiều ngang hình Khi tín hiệu video đưa vào Cathode thay đổi số điện tử đập vào hình thay đổi theo, làm cho điểm khác hình có độ sáng tối (độ chói) thay đổi tạo hình ảnh + Cổng AGC: Để ổn định độ tương phản hình, giảm ảnh hưởng hình biến đổi theo cường độ sóng thu anten, người ta dùng mạch tự động điều chỉnh độ lợi (hệ số khuếch đại) AGC Mạch đo biên độ tín hiệu hình, qua chỉnh lại độ lợi tầng khuếch đại trung tần cao tần Trong máy thu hình Transistor, người ta dùng kỹ thuật AGC khoá (cổng AGC) để giảm gây rối nhiễu biên độ cao tín hiệu hình Mạch AGC mở để đo biên độ xung đồng ngang vào để điều chỉnh lại độ lợi, cịn khoảng thời gian cịn lại mạch đóng cổng + Khuếch đại AGC (AGC Amp): Khuếch đại tín hiệu AGC nhằm tăng hiệu cho việc tự động điều chỉnh + Trễ AGC (AGC Delay): Tác dụng thường xuyên mạch AGC vào tầng khuếch đại cao tần làm tăng nhiễu hột giảm chất lượng hình Mạch trễ AGC có tác dụng cho tín hiệu AGC tác động vào mạch khuếch đại cao tần tín hiệu vào anten lớn, tác động giảm độ lợi tầng khuếch đại trung tần không bù đủ cho mức tăng tín hiệu vào, lúc ...h truyền hình quảng bá truyền thống truyền tín hiệu truyền hình số truyền chương trình chương trình kèm theo đến đường tiếng Ứng dụng kỹ thuật truyền hình số có nén truyền chương trình truyền hìn...g Mơ hình hệ thống truyền dẫn DVB mơ tả hình vẽ đây: Dịng chg trình Dịng chg trình Dịng chg trình n Ghép kênh chương trình Truyền đa chương trình Mã hố đầu cuối cáp Điều chế QAM Đến mạng cáp Truyề...n truyền hình, giảm nhiễu đồng ảnh 71 6.5 Các hệ thống truyền hình số quảng bá Truyền hình quảng bá truyền hình số kết hợp với cơng nghệ nén số cho ưu điểm bật tiết kiệm nhớ tiết kiệm kênh truyề