Реферат: Спутниковое телевидение

<span Times New Roman",«serif»">

Содержание

1.Введение

2.История спутникового телевидения

3.Приемная сеть «Орбита»

4.Приемная сеть «Москва»

5.Приемная сеть «Экран»

6.Стандарты сигналов спутникового ТВ вещания

7.Аналоговый метод передачи с ЧМ

8.ТВ сигнал с временным разделением компонентов

9.Передача ТВ сигналов в цифровой форме с сжатием

10.Телевидение высокой четкости

11.Засекречивание ТВ сигнала

<span Times New Roman",«serif»">Введение<span Times New Roman",«serif»;font-weight:normal">Мечта человека овозможности видеть на любые расстояния отражена в легендах и сказках многих народов. Осуществить эту мечту удалось в наш век, когда общее развитие науки итехники подготовило основу  для передачиизображения на любое расстояние.

История спутникового телевидения

<span Times New Roman",«serif»;font-weight:normal">Тенденциясущественного увеличения использования странами каналов по плану НТВ-12 сегодняне наблюдается. В странах Американского континента преимущественно используетсядиапазон ФСС 4 ГГц, а в Европейских государствах — 11...12 ГГц, что обусловленоисторически сложившимся характером развития технических средств. В США дляприменения земной приемной станции ранее требовалось получить специальноеразрешение Федеральной Комиссии по связи и пройти сложную процедуру оформления.В 1984 г. этот фактический запрет был снят, и в течение нескольких летнаселению было продано 2,5 млн. приемных станций. Сегодня же в США населениеимеет более 4 млн. спутниковых станций диапазона 4 ГГц. Через ИСЗ передаетсяболее 100 ТВ программ.

ИспользоватьИСЗ (искусственные спутники земли ) для передачи телевизионных (ТВ) программстали после первых запусков спутников связи. Именно с ТВ трансляции изВладивостока в Москву началась эксплуатация первого в мире спутника связи«Молния» и день его вывода на орбиту 23 апреля 1965 г.Техноэкономические решения спутникового вещания были настолько удачны, а его социальноезначение так велико, что практическое применение ИСЗ для передачи ТВ программоказалось в центре внимания. Сразу была поставлена задача обеспечить приемнепосредственно на индивидуальные приемники метрового и дециметровогодиапазонов, имеющиеся у населения. Для выполнения данного требования былонеобходимо, чтобы излучаемый с ИСЗ сигнал соответствовал параметрам наземнойпередающей сети — диапазону частот, методу модуляции, уровням сигнала ивзаимных помех и другим параметрам, для чего нужно было бы решить рядтехнических и правовых проблем.

Однако расчетыпоказали, что для реализации перечисленных выше условий непосредственного ТВвещания (НТВ) в пределах одного европейского государства или временной зонывещания России нужно оборудовать спутник передатчиком мощностью от единиц донескольких десятков киловатт и антенной диаметром от десятков до сотен метров.Пока что достичь таких параметров ИСЗ нельзя, хотя со временем они, безусловно,станут возможными.

Еще более серьезнойоказалась проблема совместного использования частотного спектра системой НТВ иназемными передающими средствами, что обусловлено практической невозможностьюсконцентрировать излучение спутника в пределах планируемой зоны обслуживания(территории государства), как в наземной передающей сети. Данное явлениеполучило название «естественного перелива». Облучая территорию тойили иной страны, спутниковая система ТВ вещания создает в соседних государствахзначительный уровень сигнала, в данном случае представляющего собой помеху. ВЕвропе, например, выделенных для ТВ вещания в метровом и дециметровомдиапазонах каналов оказалось бы недостаточно для обеспечения в каждой странедаже одно — или двухпограммного спутникового ТВ вещания, причем в случае егоосуществления наземную передающую сеть пришлось бы полностью закрыть. Послеизучения данной проблемы Международный Союз Электросвязи принял решение овыделении радиовещательной спутниковой службе (РВСС) для спутникового ТВвещания специальной полосы частот в диапазоне 12 ГГц.

            В 1977 г. Был разработан и принятМеждународный план спутникового ТВ вещания… в этом диапазоне для стран районов1 и 3 (для стран района 2 план был принят в 1983 г.), в котором определеныпозиции ИСЗ на геостационарной орбите, частотные каналы, зоны обслуживания,уровни сигналов и помех и другие параметры. План составлен исходя изобеспечения возможности приема в каждой стране пяти только национальныхпрограмм. Понятия международного вещания в плане нет.

            По техническим параметрам (диапазончастот, метод модуляции, уровень сигнала и др.) план не обеспечиваетвозможность НТВ. Термин «НТВ», однако, сохранился, но приобрел другойсмысл. В Радиовещательной спутниковой службе была принята следующаятерминология: «индивидуальный прием» — прием излучений радиовещательногоспутника на простые приемные установки с домовой или коллективной антенной,обычно небольших размеров; «коллективной прием» — прием излучениярадиовещательного спутника на более сложные устройства, имеющие большиеантенны, чем при индивидуальном приеме, и предназначенные для использованиягруппой пользователей сосредоточенных в одном населенном пункте с небольшимчислом телевизоров или кабельной распределенной сетью, обслуживающейограниченную зону. Естественно, такое деление условно, поскольку тип(сложность) используемого приемного устройства, а значит и качествопринимаемого изображения, определяются стоимостью спутниковой станции,приобретаемой потребителем.

На момент принятияплана HTВ-12 технических возможностей для его реализации еще не было. Когда жеони появились, в большинстве развитых стран была создана наземная передающаясеть, обеспечивающая повсеместно прием двух-четырех национальных программ.Особой потребности в дальнейшем развитии этой сети не ощущалось, в связи с чемнаблюдалась пассивность стран по внедрению плана НТВ-12 только длянационального вещания. В то же время возрос интерес к тематическим программамдля детей, домохозяек, любителей кино, музыки, новостей, спорта и др. Такиепрограммы как правило, рассчитаны на прием населения нескольких стран одновременно.В техническом и экономическом отношениях наиболее подходящими для этогооказались спутниковые каналы в сочетании с многоканальными наземными кабельнымираспределительными сетями. Подобное решение обеспечивает как массовость приемабольшого числа программ, так и их "межгосударственность",а поскольку план HTB-12 предусматривает возможность организации трансляциисигналов ТВ программ только в пределах национальных границ государств, для ихмеждународного распределения начали использоваться системы Фиксированнойспутниковой службы (ФСС). Из выделенных регламентом радиосвязи для систем ФССдиапазонов практическое применение для передачи ТВ сигналов получили полосы 4 и11-12 ГГц.

По своему статусуФСС первоначально определялась как система связи между определеннымификсированными пунктами. Согласно международному праву, не разрешалсянесанкционированный перехват и распространение информации, передаваемой поканалам ФСС, выявленный же перехват должен был пресекаться. На первых этапахразвития ФСС данное требование легко выполнялось. поскольку земные станциипредставляли собой сложные и громоздкие устройства с антенной, достигавшейдесятков метров в диаметре, которые легко обнаруживались и контролировались.

Однако по мере развития техникиситуация изменилась. Земные станции ФСС, предназначенные только для приемасигналов, упростились, их габариты уменьшились, что существенно затрудниловыявление таковых. При необходимости же предотвратить несанкционированный приемстали использовать кодирование (scrambling) ТВсигнала. а для безыскаженного воспроизведенияизображения на приеме — соответствующий декодер. Кодирование обеспечивает какзащиту авторских прав так и организацию платного (коммерческого) телевидения.Все это привело к широкому использованию систем ФСС для передачи ТВ программ набольшую сеть простых земных приемных станций. Были изменены международныеправовые положения по использованию ФСС и введены два новых термина:«косвенное распределение» — использование ФСС для ретрансляции вещательныхпрограмм из одного или более пунктов на разные земные станции для дальнейшегораспределения по наземным радиовещательным станциям, включая передачунеобходимых служебных сигналов: " непосредственное распределение" — использование ФСС для ретрансляции вещательных программ из одного или болеепунктов непосредственно наземным радиовещательным станциям без промежуточныхэтапов распределения, включая передачу необходимых служебных сигналов. Трактуятерминологию ФСС и НТВ, не следует смешивать понятия «непосредственногораспределения» и «коллективного приема». В то же время, нетчеткого технического различия между системами ФСС и НТВ в плане ихиспользования для передачи ТВ сигналов. Применение той или иной системыопределяется решаемой задачей с учетом необходимых для ее реализациикапитальных затрат. Системы ФСС, предназначенные только для приема сигналов ТВвещания. получили название TVRO (Television Receiver Only) или ТВПР — «ТВ прием только». В последние годы они получили большоераспространение, существенно опережая системы НТВ. Параметры канала передачи вдиапазоне ФСС, как правило, идентичны с принятыми в плане НТВ, что позволяетунифицировать многие схемные и конструктивные решения земных приемных станций,работающих в системах ФСС и НТВ даже в различных диапазонах частот. Последнеезамечание относится к части оборудования, начиная с усилителя промежуточнойчастоты. Существенно же различаются только антенны и аппаратура СВЧ [входныецепи, малошумящие усилители (МШУ) и первый преобразователь частоты], которые обычноназывают конвертором или входным устройством. Для диапазонов 4 и 12 ГГцконверторы пока не унифицированы. Внутри же диапазона 11-12 ГГц различаютсявходные устройства, МШУ и преобразователи частоты, обычно устанавливаемыенепосредственно на антенне. Однако постепенно происходит и их унификация. Напервом этапе развития аппаратуры спутникового приема ее широкополосностьдостигалась путем использования сменных входных блоков при работе на разныхучастках диапазона 10,7… 12,75 ГГц. Но поскольку приемная антенна сразмещенными на ней входными устройствами обычно устанавливается вне помещения,такал конструкция не всегда удобна, так как не позволяет оперативно менятьблоки. Для повышения оперативности на антенне устанавливается несколькодистанционно переключаемых входных устройств. В последнее время былиразработаны более широкополосные входные устройства, главным образом, МШУ дляработы во всем диапазоне ФСС и НТВ (10.7...12,75 ГГц). Излучаемый с ИСЗ сигналможет иметь различную поляризацию (линейную вертикальную и горизонтальную,круговую право- и левостороннюю), что учитывается в конструкции входных блоков.Кроме того, в случае необходимости работы с несколькими ИСЗ, применяютустройство дистанционного перенацеливания антенныземной станции на различные ИC3.

Современные приемныеустройства спутникового телевидения выпускают с учетом возможности егооперативной перестройки по частоте. Разработаны также приемники, реализующиепрограммированную перестройку не только по частоте, но и по ориентации на ИСЗ.

Для обеспечения ТВвещанием районов Сибири и Дальнего Востока в б. СССР был разработан ИСЗдиапазона 700 МГц с параметрами, близкими к НТВ. Передатчик на ИСЗ должен былиметь мощность 1,5 кВт с амплитудной модуляцией. Частотная совместимость сназемной сетью достигалась удалением зоны вещания от сопредельных стран.Обеспечению совместимости способствовала также неразвитость земной передающейсети дециметрового диапазона б. СССР. Позже параметры ИСЗ были изменены — мощность передатчика снизили до 200 Вт и стали использовать частотнуюмодуляцию. При этом обеспечивалась простота конструкции земных приемныхстанций, устанавливаемых. в основном, вместе с ретрансляторами малой мощности.Такой спутник, получивший название «Экран», был введен в эксплуатациюв 1976 г.

1980 г. запустилимногоствольный ИСЗ «Горизонт», имеющий специальный мощный(40-ваттный) передатчик диапазона 4 ГГц для передачи ТВ сигналов наотносительно простые земные приемные станции системы «Москва»,устанавливаемые вместе с ретрансляторами различной мощности. На ИСЗ«Горизонт» имеется также один ствол диапазона 11 ГГц (ФСС),применяемый для передачи ТВ программ. Использование систем «Экран» и«Москва» (9 ИСЗ) позволило организовать распределение двух ТВпрограмм. формируемых в Москве по всей территории б. СССР с учетом временногосдвига для вещания в удобное для зрителей время.

По данным«Всемирного радиотелевизионного справочника» выпуска 1993 г.,использование спутниковых систем для ТВ вещания характеризуется данными,приведенными в таблице, из которой следует, что в конце 1992 г. в мире дляприема ТВ программ на относительно простые земные станции использовалось 79ИСЗ. На этих ИСЗ имелось 1029 лучей, направленных в различные регионы и имеющихразную зону покрытия. Только 58 лучей из них (около 5%) по техническимпараметрам (частоты. зоны покрытия и уровни сигнала) соответствуютмеждународному плану НТВ-12, остальные же были согласованы на координационнойоснове в диапазонах ФСС. Из 1029 лучей 849 используются для регулярной передачиТВ программ, а 180 применяются «по требованию». Обычно под этимподразумевают передачу спортивных состязаний, концертов, новостей и другихразовых, нерегулярных мероприятий. Из 819 передаваемых регулярно программ 175кодируются для предотвращения несанкционированного приема и обеспечения ихкоммерческого распределения. Частотами плана HTВ-12 больше всего пользуютсяЯпония (21 луч) и Австралия (14 лучей). В Европе в диапазоне НТВ-12 работаютФранция, ФРГ, Италия, Испания и Скандинавские страны. В большинстве случаев вЕвропе передают ТВ сигналы повышенного качества по системе МАС (Multiplex analog component — уплотнение аналоговыми компонентами). В этойсистеме путем раздельной передачи сигналов яркости и цветности исключаютсяперекрестные искажения между ними и ограничение спектра яркостного сигнала,однако требуется более широкая полоса видеоканала.

Тенденциясущественного увеличения использования странами каналов по плану НТВ-12 сегодняне наблюдается. В странах Американского континента преимущественно используетсядиапазон ФСС 4 ГГц, а в Европейских государствах — 11...12 ГГц, что обусловленоисторически сложившимся характером развития технических средств. В США дляприменения земной приемной станции ранее требовалось получить специальноеразрешение Федеральной Комиссии по связи и пройти сложную процедуру оформления.В 1984 г. этот фактический запрет был снят, и в течение нескольких летнаселению было продано 2,5 млн. приемных станций. Сегодня же в США населениеимеет более 4 млн. спутниковых станций диапазона 4 ГГц. Через ИСЗ передаетсяболее 100 ТВ программ.

Приемная сеть «Орбита»

В 1967 г. вСоветском Союзе была создана приемная сеть станций «Орбита» первойочереди, содержащая 20 станций для обслуживания ТВ вещанием удаленных районовКрайнего Севера, Дальнего Востока и Средней Азии. Эффективность сети былавысокой, и число земных станций быстро росло: к началу 1982 г. оно достиглопримерно 100 на территории СССР. В СССР эти станции расположены преимущественнов районах, прилегающих к берегам Северного Ледовитого океана от Мурманска доАнадыря и к южным границам Союза от Каспийского моря до Сахалина. В настоящеевремя станции работают с ИСЗ «Молния-1, -2, -З», «Радуга»,«Горизонт».

Сеть «Орбита» являетсякосвенной распределительной сетью, т. е. наземные станции принимают через ИСЗЦентральную программу из Москвы и по соединительным линиям передают наближайший ТЦ, который доводит ее до местных зрителей в своем метровомдиапазоне. Все станции «Орбита» однотипные: круглое железобетонноездание, на крыше которого на специальном опорно-поворотном устройствеустанавливается следящая параболическая антенна диаметром 12 м и фокуснымрасстоянием 3 м. Перемещение антенны обеспечивается в двух плоскостях: поазимуту на ±270° и по углу места от 0 до 90°. Жесткость конструкции антенны допускаетработу при скорости ветра до 25 м/с в диапазоне температур ±50°С. Коэффициентиспользования площади антенны до 0,65… 0,7 и шумовая температура не выше 40 Кпри угле места 5°. В центральном зале станции располагается вся приемнаяаппаратура с устройствами оперативного контроля (рис. 18.10), аппаратуранаведения антенны и соединительной линии с местным ТЦ. В помещениях вокругцентрального зала размещены: система вентиляции и кондиционирования, аппаратураэлектроприводов антенны, силовые шкафы и лаборатория с измерительнойаппаратурой. В качестве малошумящего усилителя применяется двухкаскадныйпараметрический усилитель с охлаждением жидким азотом.

            Разработанатакже малая ретрансляционная станция «Марс». Это приемно-передающаяперевозимая станция, позволяющая вести ТВ передачу практически из любого пунктаСССР через ИСЗ или принимать передачу центрального телевидения через ИСЗ вудаленном пункте. Это «космическая передвижка» обеспечивает высокоекачество ретрансляции сигналов ТВ, а также организацию двух каналов звуковогосопровождения и каналов служебной связи. Вся аппаратура размещается в трехконтейнерах Развертывание станции на работу в пункте событий занимает тольконесколько дней В состав станции входят параболическая полноповоротная антенна сдиаметром зеркала 7 м, с механизмами вращения и антенно-волноводным трактом;широкополосное приемное устройство с малошумящими усилителями — первые двакаскада охлаждаются жидким азотом; передающее устройство, работающее всантиметровом диапазоне, в различное вспомогательное оборудование Помимостанции «Марс» ряд наземных станций «Орбита» оборудованпередатчиками для обратной ТВ связи с центром через ИСЗ.

Космическая станцияпри движении по эллиптической орбите вокруг Земли в некоторые периоды временибудет находиться вне видимости земного пункта приема Это ведет к перерывамкосмической связи. Для ликвидации этого нежелательного явления требуютсянесколько спутников (система спутников) или передвижные ретрансляторы в видеморских кораблей, которые могут курсировать в любой акватории Мирового океана ВСоветском Союзе для этого создан специальный флот Академии наук СССР в составекораблей- флагман — «Космонавт Юрий Гагарин» и исследовательскихкораблей — «Академик Сергей Королев», «Космонавт ВладимирКомаров». Оборудование этих кораблей состоит из антенн, приемных ипередающих радиоустройств дальней связи, систем траекторных измерений, системуправления и сложного комплекса ЭВМ. В этом случае связь с Землей будетосуществляться по схеме космический объект-морскойкорабль-ИСЗ "Молниях-центральный приемный пункт.

Приемные станции«Орбита» были построены практически во всех крупных городахотдаленных районов Сибири, Крайнего Севера, Дальнего Востока. В то же времястроительство таких станций в малых населенных пунктах с населением в несколькотысяч человек практически невыгодно. Поэтому дальнейшее развитие системы«Орбита» было прекращено.

Приемная сеть «Москва»

В 1979 г. была введена в эксплуатациюновая распределительная спутниковая система «Москва» в диапазонах 6/4ГГц. Подача ТВ программ на сеть земных приемных станций ведется через ИСЗ«Горизонт», которые планируется располагать на геостационарныхорбитах в точках 53, 90 и 140° в.д.

Повышенная до 40 Вт мощность бортовогопередатчика в сочетании с узконаправленной бортовой передающей антеннойобеспечивает максимально допустимое значение эквивалентной изотропно-излучаемоймощности ЭИИМ. Особенностью системы «Москва» является то, что дляэлектромагнитной совместимости ее с существующими наземными и спутниковыми средствамибыло использовано искусственное рассеяние мощности путем дисперсии несущей.Несущая дополнительно отклоняется с частого" 2,5 Гц и девиацией ±4 МГц.Это позволило соблюсти установленные МККР нормы на допустимую спектральнуюмощность потока (-152 дБВт/м2 в полосе 4 кГц) привысокой интегральной плотности потока мощности у поверхности Земли -120 дБВт/м2. В зону, обслуживаемую одним ИСЗ, входит 2...3часовых пояса, т. е. ее размер выбран с учетом принятых принципов организации многозонового ТВ и звукового вещания в СССР.

Приемная антенна земной станции имеетнебольшой диаметр зеркала (2,5 м) и массу не более 400 кг; ширина диаграммынаправленности ± 1°. В качестве входного устройства стало возможным применитьнеохлаждаемый параметрический усилитель с температурой шума 100 К. Всеостальное радиотехническое оборудование размещается в небольшой стойке. Такимобразом, создана распределительная ТВ система с приемом на сравнительно простыестанции в диапазоне 4 ГГц, не требующие постоянного квалификационногообслуживания.

Сигнал дисперсии в приемнике эффективновыводится с помощью устройства узкополосной обратной связи по частоте ОСЧ (рис.18.11). Выбранное значение частоты дисперсии позволяет отделить его от ТВсигнала и замкнуть цепь обратной связи (См-УПЧ-демодуляторДм-узкополосный фильтр УФ-управляемый гетеродин УГ)только по сигналу дисперсии. При этом девиация частоты за счет сигналадисперсии в значительной степени уменьшается, и полосу приемника рассчитываютна пропускание ЧМ сигнала, модулированного только полезным сообщением (около 40МГц). Остаточный сигнал дисперсии удаляется путем применения схемвосстановления постоянной составляющей сигнала Общая пиковая девиация частоты всистеме «Москва» составляет ±15 МГц (±13 МГц для ТВ сигнала и ±1 МГцдля сигналов звукового сопровождения и радиовещания, передаваемых методом ЧМ наподнесущих частотах 7 и 7,5 МГц с девиацией ±150кГц). На поднесущей частоте 8,2 МГц можноорганизовать передачу изображения газетных полос.

В комплект приемной станции входит ТВретранслятор мощностью 1, 10 или 100 Вт или устройство для работы на кабельнуюсеть. Использование станции в комплексе с передатчиком мощностью 100 Втэффективно практически для любого населенного пункта страны. Разработан такжеперевозимый вариант приемной станции «Москва»; все оборудованиеперевозимой станции размещается в кузове от грузового автомобиля.

В настоящее время новая система прямогораспределения ТВ программ «Москва» интенсивно развивается.

Приемная сеть «Экран»

Перспективой ТВвещания с помощью ИСЗ является непосредственное ТВ вещание НТВ. Промежуточныйэтап на пути к НТВ — вещание на коллективные приемные устройства, которыебудут, очевидно, совмещаться с ТВ узлами систем кабельного ТВ. Такие устройстваотносительно более сложные и поэтому не требуют повышенной мощностиретранслятора спутника связи. Первые практические шаги в этом направлениисделаны- на геостационарные орбиты запущены ИСЗ «Экран» (точкастояния 99±1° в.д.), работающие в системе связи с параметрами: fпер = 620±12 МГц; fпер = 714±12МГц (52...54 ТВ каналы); передача сигналов звукового сопровождения на поднесущей 6,5 МГц с девиацией ±50 кГц; частотная модуляциянесущей с пиковой девиацией DfS = Dfиз+Dfзв=±9±2=±11МГц; стандартные линейные предыскажения сигнала;мощность ретранслятора 200 Вт (мощность солнечных батарей не менее 2 кВт);коэффициент усиления бортовой антенны 34 дБ; напряженность поля на краю зоныобслуживания 29 мкВ/м. В системе «Экран» используются приемныеустройства двух типов — упрощенные (II класса) и более сложные (I класса) [61,62].

Установки I классакомплектуются антеннами «волновой канал», содержащими 32 полотна. Вкачестве высокочастотного блока используется недорогой малошумящийдвухкаскадный усилитель на серийных транзисторах ГТ362Б. Приемная установкаобеспечивает модуляцию и разделение сигналов изображения и звуковогосопровождения. Выходной ТВ сигнал с высоким качеством подается на мощные ТВстанции, обслуживающие достаточно большие населенные пункты. В комплектустановки II класса входят антенна из четырех полотен и малогабаритное приемноеустройство, в котором спектр сигнала с принятой частоты 714±12 МГц переноситсяв спектр одного из каналов метрового диапазона и сигнал ЧМ преобразуется в АМ.Установки предназначены для подачи ТВ сигнала на маломощные ТВ ретрансляторыили в кабельную сеть. Модифицированные установки II класса объединены спередающим устройством мощностью 1 или 10 Вт.

Приемные установкисистемы «Экран» работают в диапазоне 0,7 ГГц. Они имеют низкуюстоимость, поэтому система является весьма эффективным средством организации ТВвещания в районах Сибири и Крайнего Севера СССР. Зона обслуживания системыохватывает около 40% всей территории страны (9 млн. км2). В настоящее время встране установлено более 1500 установок этой системы, и сеть станций продолжаетрасширяться. Однако в других районах страны использовать систему«Экран» невозможно из за больших помех наземным средствам натерриториях сопредельных государств.

Стандарты сигналов спутникового ТВ вещания

Стандартом ТВсигнала называют совокупность определяющих его основных характеристик, такихкак способ разложения изображения, число строк и кадров, длительность и формасинхронизирующих и гасящих импульсов, полярность сигнала, разнос между несущимичастотами изображения и звукового сопровождения и метод модуляции последней,параметры предыскажаюшей цепи звукового сигнала и др.Для цветного телевидения добавляется метод передачи сигналов цветностисовместно с сигналом яркости. В спутниковом вещании традиционно используютсястандарты формирования ТВ сигнала, сложившиеся в наземном телевизионномвещании. Для черно-белого телевидения существует 10 стандартов, которые принятообозначать латинскими буквами В, D, G, Н, I, К, К1, L, М, N.

По способу передачисигналов цветности различают три системы цветного телевидения: SЕСАМ, NTSC иРАL. Каждая из трех систем может применяться с любым из 10 стандартовчерно-белого ТВ вещания, давая 30 возможных комбинаций. На практике применяютсядевять разновидностей РАL, шесть — SЕСАМ и один стандарт из группы NТSС.

Системы SЕСАМ, NTSCи РАL были разработаны для наземных ТВ сетей, использующих амплитуднуюмодуляцию (AM) несущей изображения, и не очень пригодны для спутниковыхканалов, где основной является частотная модуляция (ЧМ). При прохождении ЧМсигнала через тракты с неравномерной амплитудной и нелинейной фазовойхарактеристикой возникают перекрестные искажения сигналов яркости и цветностиухудшающие качество изображения. К тому же из-за треугольного спектра демодулнрованного шума при ЧМ сигналы цветности оказываютсяв области повышенной спектральной плотности мощности шума, что снижаетпомехоустойчивость приема этих сигналов

В конце 80-х гг. былсоздан алгоритм цифрового сжатия, позволявший передать высококачественноеизображение со скоростью 7...9 Мбит/с, изображение вещательного качества — соскоростью 3,5...5,5 Мбит/с и кинофильм (совокупность неподвижных изображений)со скоростью не более 1,5 Мбит/с. На основе этого алгоритма Международнаяорганизация стандартизации приняла два стандарта обработки ТВ изображения:МРЕG1 для телевидения с невысокой разрешающей способностью и прогрессивнойразверткой (компакт-диски, компьютерные игры, мультимедиа) и МРЕG2 длявещательного телевидения с чересстрочной разверткой. Дальнейшим развитием МРЕG2стал европейский стандарт цифрового ТВ вещания (DVB), содержащий нормы напараметры модуляции, кодирования и передачи по каналам связи.

Аналоговый метод передачи с ЧМ

Частотная модуляциятребует по сравнению с амплитудной модуляцией, используемой в наземном вещании,существенно меньшей мощности передатчика, что особенно важно для спутниковыхсистем Преимуществами ЧМ являются также невысокие требования к линейностиамплитудной характеристики тракта и возможность работы выходного каскадаспутникового передатчика в режиме насыщения, в котором достигается высокий КПД.

При передаче ЧМдевиация частоты несущей выбирается исходя из полосы пропускания ВЧ трактатаким образом, чтобы избежать искажений передаваемого сигнала, связанных сотсечением части его спектра. Упоминавшиеся выше перекрестные помехипроявляются в искажениях типа «дифференциальное усиление» и«дифференциальная фаза». Для уменьшения этих искажений применяетсярекомендованная МККР линейная обработка.

Наряду с линейными предыскажениями сигнала изображения в спутниковых системахиногда, применяют нелинейную обработку, заключающуюся в ограничении размаха предыскаженного сигнала за счет отсечения короткихвыбросов, соответствующих крутым фронтам исходного сигнала. При сигнале SECAMдопустимо ограничение на 2...3 дБ, на такое же значение можно увеличитьдевиацию частоты и отношение сигнал/шум на выходе канала. Искажения сигналаполучаются незначительными даже при отсутствии нелинейного восстановителя наприеме. Описанный метод использован в отечественной системе ТВ вещания«Москва».

Еще один видобработки, нашедший применение только в спутниковых системах вещания, — введение в состав ТВ сигнала на передающей стороне дополнительногонизкочастотного модулирующего сигнала, обеспечивающего более равномерноерассеяние (дисперсию) энергии ТВ сигнала в полосе частот ствола с цельюуменьшения помех другим системам связи, в первую очередь радиорелейным линиям.В связи с совместным использованием некоторых диапазонов частот (например, 4 и11 ГГц) спутниковыми и радиорелейными системами в Регламенте радиосвязиустановлены предельные нормы спектральной плотности потока мощностиспутникового сигнала на единицу полосы (обычно 4 кГц) для разных углов приходасигнала. При неблагоприятных сюжетах изображение (равномерно освещенное поле)почти вся мощность сигнала может сосредоточиться в узкой полосе частот ипривести к многократному превышению указанной нормы. Добавление сигналапилообразной или треугольной формы частотой от единиц герц до десятков килогерцпозволяет добиться эффективного рассеяния независимо от сюжета. Девиациянесущей сигналом дисперсии зависит от требуемой степени рассеяния и выбираетсяравной от 600 кГц (рекомендация МККР для всех спутниковых ТВ систем) до 4 МГц(в системе «Москва»).

Исключение сигналадисперсии на приеме достигается применением схем фиксации уровня видеосигнала:при девиации более 1 МГц дополнительно используются специальные следящие устройства.Сигнал звукового сопровождения телевидения втрадиционных системах с ЧМ передается обычно совместно с сигналом изображенияна поднесущей частоте, расположенной выше егоспектра. Для достижения необходимой помехозащищенности передача осуществляетсяметодом частотной модуляции поднесущей, причемдевиацию частоты поднесущей выбирают, как правило,большей, чем в наземном телевидении — до 100 и даже 150 кГц. Значение поднесущей также выше и составляет 7,0...7,5 МГц при полосевидеосигнала 6 МГц, 5,8...6,8 МГц при полосе 5 МГц и 5...6 МГц при полосе 4,2МГц, что позволяет уменьшить переходные помехи из канала изображения в каналзвукового сопровождения и облегчить требования к фильтрации сигналов.

При необходимостипередачи совместно с сигналом изображения более чем одного звукового сигнала(звуковое вещание, звуковое сопровождение на иностранных языках, стереозвук)используется несколько поднесущпх частот,расположенных выше спектра видеосигнала. Их число ограничено возникновениемперекрестных помех и ухудшением качества ТВ изображения из-за уменьшения долидевиации несущей, приходящейся на видеосигнал. Практически с удовлетворительнымкачеством удается передать два-четыре дополнительных сигнала. Например, вспутниковых ТВ каналах, организованных через европейские ИСЗ Eutelsat II и Astra наряду сосновным каналом звукового сопровождения сформированы еще до четырехвысококачественных звуковых каналов, используемых для передачи монофоническихили стереофонических программ. Передача ведется методом ЧМ на поднесущих частотах 7,02, 7,20, 7,38, 7,56 МГц звуковойсигнал подвергается адаптивным предыскажениям и компандированию (система Wegener Panda 1).

Компандированиеприменяется для повышения помехоустойчивости передачи звуковых сигналов. Оноподразумевает сжатие динамического диапазона передаваемого сигнала всоответствии с изменением огибающей звукового сигнала и восстановлениеисходного динамического диапазона на приеме. Различают «управляемые»компандеры, в которых информация об исходном динамическом диапазоне передаетсяв отдельном канале управления, и «неуправляемые», в которых этаинформация содержится в передаваемом сигнале.

Выигрыш впомехозащищенности благодаря компандированиюдостигает в среднем 12...13 дБ при наличии сигнала и по 20 дБ паузе сигнала.Управляемый компандер применялся в отечественных системах «Экран» и«Москва», неуправляемый — в системе «Москва — Глобальная».

Более эффективнымэнергетически и свободным от перекрестных помех способом передачи несколькихзвуковых сигналов является передача на поднесущей вдискретной форме. Сигналы отдельных каналов преобразуются в цифровую форму иобъединяются (мультиплексируются) в общий цифровой поток, который модулирует пофазе поднесущую частоту, расположенную выше спектравидеосигнала. Этот способ, например, используется в японской системе НТВ ВS-3. Поднесущая 5,73 МГц модулируется цифровым потоком соскоростью 2,048 Мбит/с, содержащим ИКМ звуковые сигналы, импульсы коррекцииошибок, контрольные импульсы. В системе образуются либо четыре звуковых каналас полосой 15 кГц, либо два канала очень высокого (студийного) качества сполосой 20 кГц.

Давно известен иприменяется способ передачи звуковых сигналов в спектре видеосигнала сразделением их во времени — в интервале обратного хода луча или в свободныхстроках. Рассматриваемый способ применялся в системе «Орбита», вкоторой с помощью широтно-импульсной модуляции обеспечивалось формированиеодного канала с полосой 10 кГц или двух каналов с полосой 6 кГц. Современныйуровень дискретной схемотехники позволяет существенноувеличить пропускную способность метода. Эти возможности реализованы встандарте МАС.

ТВ сигнал с временным разделением компонентов

В системах типа МАСаналоговые сигналы яркости и цветности сжимаются во времени и передаютсяпоочередно, что позволяет избежать перекрестных искажений сигналов яркости ицветности, снизить шумы в канале цветности благодаря переводу его в областьнизких частот, повысить разрешающую способность изображения за счет болееширокой полосы частот сигналов яркости и цветности. Сжатие аналогового сигналаосуществляется стробированием сигнала с некоторой тактовой частотой,преобразованием отсчетов в цифровую форму, накоплением их в буферной памяти,ускоренным считыванием с новой, более высокой тактовой частотой и обратнымпреобразованием в ан