Цифровая система телевидения

Цифровая система телевидения

Реферат

 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться для телевещания в дециметровом диапазоне. Техническим результатом изобретения является уменьшение занимаемой полосы частот в 41000 раз против аналоговой системы телевидения, занимающей 8 МГц, уменьшение потребляемой энергии питания на 40% за счет исключения передающих трубок в телевизионных камерах и цветных кинескопов в телевизионных приемниках. В цифровую систему телевидения, содержащую передающую сторону в составе фотоэлектрического преобразователя, трех АЦП, передатчика радиосигнала и приемную сторону, введены на передающей стороне задающий генератор синусоидальных колебаний, синтезатор частот, два АЦП сигнала звука, формирователь кодов сигналов синхронизации, три формирователя кодов видеосигналов основных цветов, фотоэлектрический преобразователь выполнен в составе объектива, двух дихроичных зеркал, трех фотоприемников и трех предварительных усилителей, передатчик выполнен четырехканальным, на приемной стороне введены блок сенсорного управления, четыре тракта приема и обработки кодов сигналов синхронизации и трех видеосигналов, три блока элементов задержек, три блока элементов ИЛИ, три блока импульсных усилителей, блок модуляции излучений, два пьезодефлектора с отражателями на торцах, блоки строчной и кадровой разверток и экран. Передающая сторона формирует четыре цифровых потока: кода сигналов синхронизации и кода трех видеосигналов, которые передаются четырьмя модулированными частотами в эфир, на приемной стороне четыре радиосигнала принимаются, детектируются и без преобразования кодов в аналоговые электрические сигналы на экране воспроизводится цветное изображение со звуковым сопровождением. 1 з.п.ф-лы, 16 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может использоваться для телевизионного вещания в дециметровом диапазоне.

Известен аналог - цифровая телевизионная система для передачи цветных изображений с раздельным кодированием сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов по методу дифференциальной ИКМ с предварительным преобразованием входных сигналов в цифровую форму [1]. На передающей стороне сигналы с выходов фотоэлектрического преобразователя поданы на входы формирователя сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, к выходам которого подключены аналогоцифровые преобразователи /АЦП/, при этом выходы АЦП цветоразностных сигналов подключены к входам коммутатора двух цветоразностных сигналов на одно направление, на управляющий вход которого поданы импульсы частоты строк, с выхода этого коммутатора сигналы поданы через кодирующее устройство ДИКМ на один из входов мультиплексора, другой вход которого подключен через другое кодирующее устройство к выходу АЦП сигнала яркости, с выхода же мультиплексора полный телевизионный /ТВ/ сигнал в последовательном коде подан на вход средств передачи. На приемной стороне полный ТВ сигнал с выхода средств приема подан на вход демультиплексора, один из выходов которого подключен через декодер устройства ДИКМ ко входу цифроаналового преобразователя /ЦАМ/ сигнала яркости, а другой выход подключен через другое декодирующее устройство ко входу коммутатора цветоразностных сигналов на два направления, на управляющий вход которого поданы импульсы частоты строк С выходов коммутатора цветоразностные сигналы поданы на соответствующие ЦАП. Аналоговые сигналы с трех ЦАП используются в уже известных устройствах воспроизведения изображения.

Недостатком аналога является очень большая полоса занимаемых частот цифровым телеканалом, до 120 МГц [2].

Аналогами являются и системы телевидения нового стандарта качества /ТНСК/ [3] . Недостаток их - еще большая полоса занимаемых частот цифровым телеканалом до 240 МГц [3 c.25].

Прототипом принята "Система цветного телевидения" по автор. свид. N 1040625 [4] , которая на передающей стороне содержит последовательно соединенные фотоэлектрический преобразователь, формирователь сигнала яркости и двух цветоразностных сигналов, первый АЦП /сигнала яркости/, цифровой фильтр низкой частоты, первый блок запрета, третий коммутатор двух сигналов на одно направление, кодер сигнала яркости, мультиплексор и блок передачи полного ТВ сигнала, а также содержит на передающей стороне второй и третий АЦП цветоразностных сигналов, выходы которых подключены к первому коммутатору двух сигналов на одно направление, выход которого через второй блок запрета и кодер цветоразностных сигналов подключен ко второму входу мультиплексора, причем на вторые входы первого блока запрета, второго и третьего АЦП поданы импульсы дискретизации цветоразностных сигналов, на третий вход третьего коммутатора поданы импульсы частоты полей, и на третий вход первого коммутатора поданы импульсы частоты строк, и на приемной стороне содержит последовательно соединенные блок приема радиосигнала, демультиплексор, декодер сигнала яркости, четвертый коммутатор, цифровой фильтр НЧ, гребенчатый фильтр, элемент ИЛИ и первый ЦАП сигнала яркости, второй выход демультиплексора подключен ко входу регистра сдвига, выход которого подключен к одному входу пятого коммутатора двух сигналов на одно направление, второй вход которого подключен ко второму выходу демультиплексора, а выход через декодер цветоразностных сигналов подключен ко второму коммутатору одного сигнала на два направления, выходы которого подключены ко второму и третьему ЦАП.

Недостатками прототипа являются: большая полоса занимаемых частот, хотя она и уменьшена на величину передачи одного цветоразностного сигнала, занимаемая полоса остается не менее 40 МГц, большое потребление электроэнергии системой из-за формирования сигнала изображения в передающей камере тремя передающими трубками и массовым применением цветных кинескопов для воспроизведения изображения, отсутствие цифрового стереофонического звукового сопровождения.

Цель изобретения - сокращение занимаемой полосы частот и уменьшение потребляемой системой электроэнергии.

Техническим результатом системы являются: занятие полосы частот 388,8 Гц /194,4 Гц/, что меньше в 102800 раз против прототипа, в 20500 раз меньше, чем у аналоговой системы, занимающей 8 МГц, уменьшение потребления электроэнергии за счет отсутствия в передающей стороне передающих трубок, а в приемной стороне цветных кинескопов.

Заявляемая система является одновременной цифровой системой телевидения с телевещанием в дециметровом диапазоне и стандартном кодирования 4:4:4. Передающая сторона формирует три цифровых потока основных цветов R, G, B и четвертый поток коды сигналов синхронизации. Четыре потока передаются параллельно четырьмя несущими частотами.

На приемной стороне принимаются четыре радиосигнала, коды трех видеосигналов без преобразования в аналоговые сигналы преобразуются в цветное изображение на экране без цветного кинескопа. Отсутствие передающих трубок и кинескопов позволяет уменьшить потребление энергии питания на ~40% и выполнить систему низковольтной, что повышает ее безопасность при эксплуатации.

Уменьшение полосы частот осуществляется заменой представления символов единиц в кодах с импульсов на полусинусоиды моночастоты задающего генератора и модуляции ими несущих колебаний в передатчике. Занимаемая полоса частот определяется стабильностью частоты задающего генератора, которым является генератор синусоидальных колебаний со стабильностью 10^-7. Информацию о цветовом тоне несет частота самой несущей, информацию о яркости цвета несет амплитуда видеосигнала, представляемая двоичным кодом, насыщенность формируется полосой спектрального излучения взятых светодиодов для излучения. Тактовая частота 54 МГц. Несущие частоты для передатчика формирует синтезатор частот с дискретностью через 10 кГц. Например, несущие частоты: для кодов сигналов синхронизации 486 МГц; для кодов первого видеосигнала E_R 486,1 МГц, для второго видеосигнала E_G 486,2 МГц, для третьего E_B 486,3 МГц. Занимаемая полоса частот на четырех несущих составляет 388,8 Гц. Несущие принимаются приемной стороной на одну антенну.

Частота дискретизации каждого видеосигнала 13,5 МГц, дискретизация сигналов синхронизации 6,75 МГц, уровней квантования 255, коды представляются 8-и бит словами, кодирование раздельное методом линейной импульсно-кодовой модуляции /ИКМ/, число используемых отсчетов строки для видеосигналов 864, всего отсчетов в строке 864, число строк в растре 625, частота кадров 25 Гц, полей в кадре 2, строчная частота 15625 Гц, кадровая частота 25 Гц, для формирования строчной и кадровой разверток применяются напряжения треугольной формы /формы равнобедренного треугольника/, позволяющей использовать время строчной и кадровой разверток на 100%, необходимость в строчных и кадровых гасящих импульсах отпадает, формат кадра 4,15:3, развертка растра чересстрочная. Тактовая частота в системе 54 МГц.

Частота дискретизации звукового сигнала 46875 Гц и кратна трем строчным частотам. Звуковые сигналы представляются 16-и разрядными кодами, уровней квантования 65536, первый звуковой сигнал передается подряд по три кода в конце каждой строки видеосигнала первого основного цвета E_R, второй звуковой сигнал передается по три кода в конце каждой строки видеосигнала второго основного цвета E_G, глубина разделения стереоканалов 100%.

Передающая сторона формирует в эфир четыре цифровых потока: первый - коды сигналов синхронизации, это импульсы дискретизации 6,75 МГц, импульсы частоты строк 15625 Гц и кадров 25 Гц, второй, третий и четвертый - коды видеосигналов E_R, E_G, E_B.

Каждый из четырех потоков полярностью полусинусоид делится еще на два: первый представляет нечетные отсчеты строки и символы единиц в кодах представляются положительными полусинусоидами, второй представляет четные отсчеты строки и символы единиц в кодах представляются отрицательными полусинусоидами.

Раздельная передача цифровых потоков четырьмя несущими частотами позволяет снизить тактовую частоту в системе до 54 МГц, уменьшить требования к быстродействию ключей и дает возможность реализовать заявляемую систему из существующей элементной базы.

Сущность изобретения состоит в том, что в цифровую систему телевидения, содержащую передающую сторону в составе фотоэлектрического преобразователя, трех АЦП и передатчика радиосигнала, и приемную сторону, введены на передающей стороне последовательно соединенные задающий генератор синусоидальных колебаний и синтезатор частот, четвертый и пятый АЦП, формирователь кодов сигналов синхронизации и три формирователя кодов видеосигналов E_R, E_G, E_B, передатчик выполнен четырехканальным, фотоэлектрический преобразователь выполнен в составе объектива, двух пьезодефлекторов, блоков строчной и кадровой разверток, двух дихроичных зеркал, трех микрообъективов, трех фотоприемников и трех предварительных усилителей, на приемной стороне введены блок сенсорного управления, четыре тракта приема и обработки кодов, три блока элементов задержек, три блока элементов ИЛИ, три блока импульсных усилителей, блок модуляции излучений, два пьезодефлектора, блоки строчной и кадровой развертки, матовый экран и два канала звукового сопровождения.

Структурная схема передающей стороны на фиг. 1, структурная схема приемной стороны на фиг. 2, образование растра и виды управляющих напряжений разверток на фиг. 3, структура передаваемых в эфир цифровых потоков на фиг. 4, функциональная схема АЦП видеосигналов на фиг. 5, конструкция пьезодефлектора на фиг. 6, функциональная схема четвертого и пятого АЦП на фиг. 7, функциональная схема формирователя кодов сигналов синхронизации на фиг. 8, функциональная схема формирователя кодов видеосигнала E_R, и E_G на фиг. 9, функциональная схема формирователя кодов видеосигнала E_B на фиг. 10, принципиальная схема двухполярного амплитудного детектора на фиг. 11, функциональная схема блока выделения сигналов синхронизации на фиг. 12, функциональная схема блока модуляции излучений на фиг. 13, принцип преобразования кода видеосигнала в модулированное по яркости излучение на фиг. 14, временные диаграммы работы формирователей кодов на фиг. 15, суммирующий усилитель на фиг. 16.

Передающая сторона включает /фиг. 1/ фотоэлектрический преобразователь 1, являющийся датчиком видеосигналов трех основных цветов R, G, B, выполнен в составе объектива 2, первого пьезодефлектора 3 с отражателем на торце, первого источника 4 положительного опорного напряжения, второго источника 5 отрицательного опорного напряжения, первого усилителя 6, блока 7 строчной развертки, состоящего из задающего генератора 8 и выходного каскада 9, второго пьезодефлектора 10 с отражателем на торце, третьего источника 11 положительного опорного напряжения, четвертого источника 12 отрицательного опорного напряжения, второго усилителя 13, блока 14 кадровой развертки, содержащего элемент И 15, задающий генератор 16 и суммирующий усилитель 17, первого 18 и второго 19 дихроичных зеркал, первого 20. второго 21 и третьего 22 микрообъективов, первого 23, второго 24 и третьего 25 фотоприемников, первого 26, второго 27 и третьего 28 предварительных усилителей, фотоэлектрический преобразователь 1 входит в состав передающей телевизионной камеры 29, в которую входят первый АЦП 30 для видеосигнала E_R, второй АЦП 31 для видеосигнала E_G и третий АЦП 32 для видеосигнала E_B. Передающая сторона включает четвертый АЦП 33 для сигнала звука, пятый АЦП 34 для второго сигнала звука, последовательно соединенные задающий генератор 35 синусоидальных колебаний и синтезатор 36 частот, формирователь 37 кодов сигналов синхронизации, формирователь 38 кодов видеосигнала E_R, формирователь 39 кодов видеосигнала E_G, формирователь 40 кодов видеосигнала E_B, передатчик 41 выполнен из четырех каналов; первый включает последовательно соединенные усилитель 42 первой несущей частоты, амплитудный модулятор 43 и выходной усилитель 44, второй канал включает усилитель 45 второй несущей частоты, амплитудный модулятор 46 и выходной усилитель 47, третий канал включает усилитель 48 третьей несущей частоты, амплитудный модулятор 49 и выходной усилитель 50, четвертый канал включает усилитель 51 четвертой несущей частоты, амплитудный модулятор 52 и выходной усилитель 53.

Приемная сторона - цифровой телевизионный приемник содержит /фиг. 2/ блок 54 сенсорного управления, тракт приема и обработки кодов сигналов синхронизации, тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_R, тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_G, тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_B.

Тракт приема и обработки кодов сигналов синхронизации включает последовательно соединенные блок 55 приема радиосигнала, усилитель 56 радиочастоты и двухполярный амплитудный детектор 57, первый элемент ИЛИ 69 и два канала обработки кодов сигналов синхронизации.

Первый канал обработки кодов сигналов синхронизации содержит последовательно соединенные первый формирователь 58 импульсов, первый блок 59 выделения сигналов синхронизации, второй элемент ИЛИ 60, первый ключ 61, счетчик 62 импульсов, дешифратор 63 и первый самоходный распределитель 64 импульсов и включает второй самоходный распределитель 65 импульсов. Второй канал обработки кодов сигналов синхронизации включает последовательно соединенный второй формирователь 66 импульсов, второй блок 57 выделения сигналов синхронизации и третий элемент ИЛИ 68.

Тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_R включает последовательно соединенные блок 70 приема радиосигнала, усилитель 71 радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор 72 и два канала обработки кодов видеосигнала E_R. Первый канал обработки кодов видеосигнала E_R включает последовательно соединенные первый формирователь 73 импульсов, первый ключ 74, второй ключ 75 и первый регистр 76 видеосигнала E_R, и последовательно соединенные третий ключ 77 и первый блок 78 регистров звука. Второй канал обработки кодов видеосигнала E_R включает второй формирователь 79 импульсов, четвертый 80, пятый 81 ключи и второй регистр 82 видеосигнала E_R, шестой ключ 83 и второй блок 84 регистров звука.

Тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_G включает последовательно соединенные блок 85 приема радиосигнала, усилитель 86 радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор 87 и два канала обработки кодов видеосигнала E_G. Первый канал обработки кодов видеосигнала E_G включает последовательно соединенные первый формирователь 88 импульсов, первый ключ 89, второй ключ 90 и первый регистр 91 видеосигнала E_G, и последовательно соединенные третий ключ 92 и первый блок 93 регистров звука. Второй канал обработки кодов видеосигнала E_G включает второй формирователь 94 импульсов, четвертый 95, пятый 96 ключи и второй регистр 97 видеосигнала E_G, шестой ключ 98 и второй блок 99 регистров звука.

Тракт приема и обработки кодов видеосигнала E_B включает последовательно соединенные блок 100 приема радиосигнала, усилитель 101 радиочастоты, двухполярный амплитудный детектор 102 и два канала обработки кодов видеосигнала E_B. Первый канал обработки кодов видеосигнала E_B содержит последовательно соединенные первый формирователь 103 импульсов, первый ключ 104 и первый регистр 105 видеосигнала E_B. Второй канал обработки кодов видеосигнала E_B содержит второй формирователь 106 импульсов, второй ключ 107 и второй регистр 108 видеосигнала E_B.

Приемная сторона также включает первый 109, второй 110 и третий 111 блоки элементов задержек, первый 112, второй 113, третий 114 блоки элементов ИЛИ, первый 115, второй 116, третий 117 блоки импульсных усилителей, блок 118 модуляции излучений, последовательно соединенный делитель 119 частоты /2 : 2/, блок 120 строчной развертки, первый усилитель 121 и первый пьезодефлектор 122 с отражателем на торце, выполняющий строчную развертку, первый источник 123 положительного опорного напряжения, второй источник 124 отрицательного опорного напряжения, последовательно соединенные блок 125 кадровой развертки в составе элемента И 126, задающего генератора 127 и суммирующего усилителя 128, второй усилитель 129 и второй пьезодефлектор 130 с отражателем на торце, выполняющий кадровую развертку, третий источник 131 положительного опорного напряжения, четвертый источник 132 отрицательного опорного напряжения, матовый экран 133 и включает два одинаковых канала обработки сигналов звука. Первый содержит последовательно соединенные первый ЦАП 134, первый фильтр 135 НЧ, первый усилитель 136 мощности и первый громкоговоритель 137, второй канал содержит второй ЦАП 138, второй фильтр 139 НЧ, второй усилитель 140 мощности и второй громкоговоритель 141.

АЦП 30, 31, 32 выполнены идентично /фиг. 5/ и каждый из них содержит последовательно соединенные усилитель 142 и пьезодефлектор 143 с отражателем на торце, первый источник 144 положительного опорного напряжения, второй источник 145 отрицательного опорного напряжения, излучатель 146 в составе импульсного светодиода 147, щелевой диафрагмы 148 и микрообъектива 149, квантующую линейку 150 светодиодов, блок 151 фотоприемников и шифратор 152.

Все пьезодефлекторы /3, 10, 122, 130, 143, 164/ являются торцевыми биморфными пьезоэлементами со световым отражателем на торце [5, с. 192]. Конструктивно выполнены /фиг. 6/ одинаково [6, с. 118] из первой 153 и второй 154 пьезопластин, внутреннего электрода 155, первого 156 и второго 157 внешних электродов. Один конец пьезопластин закреплен в держателе 158, на свободном торце расположен отражатель 159.

АЦП 33, 34 сигнала звука выполнены идентично в составе /фиг. 7/ последовательно соединенных делителя 160 напряжения, блока 161 ключей, согласующего усилителя 162,усилителя 163 и пьезодефлектора 164 с отражателем на торце, первого источника 165 положительного опорного напряжения, второго источника 166 отрицательного опорного напряжения, излучателя 167 в составе импульсного светодиода 168, щелевой диафрагмы 169 и микрообъектива 170, квантующей линейки 171 световодов, последовательно соединенных блока 172 фотоприемников, первого дешифратора 173, шифратора 174 и второго дешифратора 175, последовательно соединенных счетчика 176 импульсов, третьего дешифратора 177 и блока 178 регистров.

Формирователь 37 кодов сигналов синхронизации включает /фиг. 8/ последовательно соединенные восьмиразрядный самоходный распределитель 179 импульсов и элемент ИЛИ 180, первый 181 и второй 182 формирователи импульсов, первый 183, второй 184 элементы И, первый 185 и второй 186 выходные ключи. Формирователи 38 кодов видеосигнала E_R и формирователь 39 кодов видеосигнала E_G выполнены идентично /фиг. 9/ в составе последовательно соединенных триггера 187 и блока 188 коммутации, четырех каналов, первый канал включает последовательно соединенные первый блок 189 элементов И, первый 190 и второй 191 элементы ИЛИ и первый выходной ключ 192, второй канал включает последовательно соединенные второй блок 193 элементов И, третий 194, четвертый 195 элементы ИЛИ и второй выходной ключ 196, первый самоходный распределитель 197 импульсов обеспечивает импульсами первый блок 189 элементов И, второй самоходный распределитель 198 импульсов обеспечивает импульсами второй блок 193 элементов И, третий канал включает третий блок 199 элементов И и пятый элемент ИЛИ 200, четвертый канал включает четвертый блок 201 элементов И и шестой элемент ИЛИ 202, третий и четвертый самоходные распределители импульсов под одной позицией 203 обеспечивают соответственно импульсами третий 199 и четвертый 201 блоки элементов И, кроме того, формирователи 38 и 39 содержат первый 204 и второй 205 ключи, счетчик 206 импульсов и дешифратор 207.

Формирователь 40 кодов видеосигнала E_B содержит /фиг. 10/ триггер 208, блок коммутации 209 и два канала. Первый канал включает последовательно соединенные блок 210 элементов И, элемент ИЛИ 211 и выходной ключ 212, второй канал включает блок 213 элементов И, элемент ИЛИ 214 и выходной ключ 215, формирователь 40 включает первый 216 и второй 217 самоходные распределители импульсов.

Блоки 59, 67 выделения сигналов синхронизации идентичен /фиг. 12/ и каждый включает счетчик 218 импульсов, элемент НЕ 219, первый 220 и второй 221 элементы И. С первого выхода блок 59 /67/ выдает импульсы дискретизации 6,75 МГц, со второго - импульсы частоты строк 15625 Гц, с третьего - импульсы частоты кадров 25 Гц.

Блок 118 модуляции излучений включает /фиг. 13/ три излучателя; красного цвета 222, зеленого цвета 223 и синего цвета 224 из светодиодов соответствующих цветов излучения, три набора световодов 225, 226, 227 по числу светодиодов и оптическую систему 228.

Тактовая частота определяется соотношением где 15625 Гц - частота строк; 864/2 - число пар отсчетов в строке при двухполярной передаче, 8_раз - число разрядов в коде.

Фотоэлектрический преобразователь 1 формирует три аналоговых видеосигнала трех цветов R, G, B, которые поступают на входы АЦП 30, 31, 32. Фотоэлектрический преобразователь 1 и три АЦП 30, 31, 32 конструктивно размещены в передающей камере, выходом которой являются три цифровых кода видеосигналов E_R, E_G, E_B. АЦП преобразуют аналоговые видеосигналы в 8-и разрядные параллельные коды.

Формирователь 37 формирует коды сигналов синхронизации, которыми являются импульсы дискретизации 6,75 МГц, импульсы строк 15625 Гц и кадров 25 Гц, и заменяет представление символов единиц в кодах с импульсов на положительные и отрицательные полусинусоиды.

Формирователи 38, 39, 40 кодов видеосигналов E_R, E_G, E_B преобразуют параллельные коды видеосигналов в последовательные и заменяет в них представление символов единиц с импульсов на положительные и отрицательные полусинусоиды.

Задающий генератор 35 генерирует синусоидальные колебания со стабильностью 10^-7. Синтезатор 36 частот [7 с. 99] образует сетку частот из частоты задающего генератора 35 и выдает: с первого выхода импульсы 13,5 МГц для тактовых входов АЦП 30, 31, 32 и первых управляющих входов формирователей кодов 38, 39, 40, со второго - импульсы 6,75 МГц для первых управляющих входов АЦП 33, 34, формирователя 37 кодов и для вторых управляющих входов формирователей 38, 39, 40, с третьего - импульсы 46875 Гц для вторых управляющих входов АЦП 33, 34, с четвертого - синусоидальные колебания 54 МГц для третьих управляющих входов формирователей 38, 39, 40 и сигнального входа формирователя 37 кодов, с пятого - импульсы 15625 Гц для второго управляющего входа формирователя 37 кодов, для четвертых управляющих входов формирователей 38, 39, для третьих управляющих входов АЦП 33, 34 и для первого входа элемента И 15 /блок 14 кадровой развертки фиг. 1/, с шестого и седьмого - импульсы 25 Гц и 7812,5 Гц для второго входа элемента И 15 и входа блока 7 строчной развертки и 25 Гц для третьего входа формирователя 37 кодов сигналов синхронизации, с восьмого - синусоидальные колебания 486 МГц первой несущей частоты, с девятого - вторая несущая частота 486,1 МГц, с десятого - третья несущая частота 486,2 МГц, с одиннадцатого - четвертая несущая частота 486,3 МГц.

АЦП 33, 34 преобразуют два сигнала стереозвукового сопровождения в 16-и разрядные коды, поступающие на вторые информационные входы формирователей 38, 39 кодов.

Передатчик 41 формирует четыре радиосигнала, которые четырьмя несущими излучаются в эфир.

Приемная сторона является индивидуальным цифровым телевизионным приемником, производит прием четырех радиосигналов, усиливает их, детектирует, выделяет из кодов сигналы синхронизации, разделяет коды видеосигналов по своим каналам, восстанавливает первоначальную частоту дискретизации 13,5 МГц и воспроизводит цветное изображение на матовом экране без преобразования кодов в аналоговые электрические сигналы со стереозвуковым сопровождением.

Объектив 2 /фиг. 1/ создает цветное изображение в фокальной плоскости, в которой расположен отражатель пьезодефлектора 3. Отражатель пьезодефлектора 3 расположен на его свободном торце и имеет длину 6,25 мм и ширину 0,01 мм. Размеры приняты из условия разрешающего элемента изображения 0,01 х 0,01 мм. Длина соответствует числу строк в растре 625 х 0,01 мм = 6,25 мм. По управляющим напряжениям с усилителя 6 пьезодефлектор 3 производит колебания торца с отражателем относительно отражателя второго пьезодефлектора 10, выполняя сканирование строки изображения. Блок 7 строчной развертки выдает на выходе линейно изменяющееся напряжение /фиг. 3/ в виде равнобедренного треугольника. Напряжение сначала возрастает пропорционально времени, отражатель пьезодефлектора 3 с равномерной скоростью поворачивается слева направо, по достижении края растра напряжение развертки начинает уменьшаться пропорционально времени, отражатель с той же скоростью возвращается обратно. Период управляющего напряжения равен длительности двух строк, поэтому для построения растра в 625 строк при 25 кадрах пьезодефлектор 3 колеблется с частотой 7812,5 Гц /в два раза реже 15625 Гц/, которая поступает на вход блока 7 с седьмого выхода синтезатора 36 частот. Блок 7 состоит из задающего генератора 8 и выходного каскада 9, которым является генератор линейно изменяющегося напряжения [8] . Управляющее напряжение треугольной формы с блока 7 усиливается в усилителе 6 и приводит пьезодефлектор 3 в колебательное движение с частотой 7812,5 Гц, развертка строк идет с частотой 15625 Гц. Сигнал с усилителя 6 поступает на внутренний электрод 155 /фиг. 6/, к внешнему электроду 156 приложено напряжение с источника 4 положительного опорного напряжения, к внешнему электроду 157 приложено напряжение с источника 5 отрицательного опорного напряжения. Направление векторов поляризации пьезопластин совпадает [6, с. 122].

При подаче управляющего напряжения на внутренний электрод происходит деформация пьезопластин: одна удлиняется, вторая укорачивается, возникает изгибающий момент сил, торец со световым отражателем 159 поворачивается и отклоняет вертикальную полосу изображения. Изображение вертикальной строки шириной 0,01 мм поступает на отражающую полосу второго пьезодефлектора 10, который осуществляет развертку элемента изображения по вертикали, выполняя кадровую развертку. Физический процесс работы пьезодефлектора 10 тот же, что и пьезодефлектора 3. Ширина отражающей полосы 0,01 мм, длина 8,54 мм, 854_отсч 0,01 мм = 8,54 мм.

Пьезодефлектор 10 колеблется с частотой 25 Гц, что составляет 50 полей в секунду. Кадровая развертка производится без обратных ходов /фиг. 3/ по управляющим напряжениям с усилителя 13. С выхода суммирующего усилителя 17 выдается линейно изменяющееся ступенчатое управляющее напряжение, которое усиливается усилителем 13. В первой половине периода развертки /первое поле кадра/ отражатель пьезодефлектора 10 отклоняет элемент изображения вниз, во второй половине периода /второе поле кадра/ идет развертка вверх. В результате выполняется чересстрочная развертка с кратностью 2 : 1 без обратных ходов и по строкам и по полям.

Суммирующий усилитель 17 / фиг. 16/ производит суммирование треугольного напряжения с задающего генератора 16 с импульсами частоты 15625 Гц с синтезатора 36 частот, что дает линейное ступенчатое напряжение для усилителя 13. Каждый импульс строки перемещает строку в конце ее хода на шаг в ширину двух строк в момент захода луча за край экрана с обеих его сторон, для чего на это выделяется по пять отсчетов в строке с каждого края. Получаются параллельные не пересекающиеся в поле кадра 625 строк. Функциональная схема суммирующего усилителя 17, формирующего ступенчатое линейно возрастающее и ступенчатое линейно спадающее напряжение, представлена на фиг. 16.

Она выполнена в составе девятиразрядного счетчика 229 импульсов, дешифратора 230, первого 231 и второго 232 ключей, первого 233 и второго 234 формирователей импульсов и выходного усилителя 235. Назначение блоков с 229 по 234 подавать на второй вход усилителя 235 в нужное время положительные /нечетные строки с 1 по 625/ и отрицательные /с 624 по 2 строки/ импульсы соответствующей амплитуды и длительности. Перед началом кадровой развертки сигналом U₀ с элемента И 15 разряды счетчика 229 обнуляются, счетчик производит счет строчных импульсов 15625 Гц, одновременно этот сигнал открывает и первый ключ 231, который пропускает импульсы частотой 15625 Гц в первый формирователь 233 импульсов. Формирователь 233 выдает положительные импульсы соответствующей амплитуды и длительности и подает их на второй вход усилителя 235, который формирует на своем выходе для блока 13 ступенчатое линейно возрастающее напряжение, идет развертка первого поля кадра. С приходом 313-го импульса счетчик 229 формирует код 100111001, который дешифрируется дешифратором 230 в электрический сигнал. Этот сигнал передним фронтом закрывает первый ключ 231 и открывает второй ключ 232, пропускающий импульсы 15625 Гц во второй формирователь 234 импульсов, выдающий отрицательные импульсы соответствующей длительности и отрицательной амплитуды на второй вход усилителя 235. Теперь усилитель 235 формирует на выходе ступенчатое линейно падающее напряжение, идет развертка второго поля кадра. Ступенчатое линейно падающее напряжение длится до 625-го импульса, т.е. до 2-ой строки растра вверху. С приходом переднего фронта следующего кадрового импульса на вход элемента И 15 счетчик 229 обнуляется, а процесс повторяется. Так происходит строчная и кадровая развертка растра без обратных ходов.

Отраженное от отражателя пьезодефлектора 10 изображение направляется: красного цвета от первого дихроичного зеркала 18 отражается и микрообъективом 20 собирается в фотоприемник 23, синего цвета проходит первое дихроичное зеркало, отражается от второго 19 и микрообъективом 22 собирается в фотоприемник 25, зеленого цвета проходит сквозь оба зеркала и микрообъективом 21 собирается в фотоприемник 24.

С фотоприемников аналоговые сигналы поступают в свои предварительные усилители 26, 27, 28. Для усиления видеосигналов вместе с постоянной составляющей применены операционные усилители постоянного тока с непосредственными силами /ОУ-НС/ с входным полевым транзистором и частотой среза до 20 МГц [9 с. 145].

Микрообъективы 20, 21, 22 служат для сбора лучей во входное окно фотоприемника. Фотоэлектрический преобразователь 1 потребляет меньше электроэнергии, чем существующий на передающих трубках, т.к. нагрузками усилителей 6 и 13 являются пьезоэлементы, для которых характерны малые потери, а не катушки передающих трубок как в прототипе, требующие больших отклоняющих токов.

АЦП 30, 31, 32 имеют один принцип преобразования, заключающийся в развертке луча /фиг. 5/ от светодиода 147 отражателем пьезодефлектора 143 по плоскости входных зрачков квантующей линейки 150 световодов, затем световой импульс со световода преобразуется фотоприемником блока 151 в электрический сигнал, возбуждающий одну из входных шин шифратора 152, который выдает код мгновенного значения входного сигнала. Преобразование выполняется с дискретизацией 13,5 МГц, импульсы дискретизации поступают на вход светодиода 147 с первого выхода синтезатора 36 частот. Щелевая диафрагма 148 и микрообъектив 149 формируют луч шириной, равный диаметру входного зрачка световода, высотой 1 мм для облегчения юстировки. Диаметр входного зрачка световода принят 0,02 мм. Источником излучения принят импульсный инфракрасный светодиод АЛ402А с временем нарастания импульса 25 нс, что удовлетворяет частоте дискретизации 13,5 МГц /74 нс/. Сканирующее пятно имеет форму 0,02 1 мм. Параметры пьезодефлекторов в [10 с. 56]. Сигнал с усилителя 142 поступает на внутренний электрод 155, к внешнему электроду 156 приложено напряжение с источника 144, ко второму внешнему электроду 157 приложено напряжение со второго источника 145. Направление векторов поляризации пьезопластин совпадает [6 с. 122]. С подачей видеосигнала на внутренний электрод 155 происходит деформация пьезопластин, торец со световым отражателем 159 поворачивается и отклоняет луч по входным торцам световодов квантующей линейки 150. Квантующая линейка 150 световодов содержит 255 световодов для кодирования видеосигналов 8-и разрядным кодом. Световой импульс с каждого световода преобразуется фотоприемниками в электрические сигналы. Фотоприемниками являются лавинные фотодиоды ЛФД с временем срабатывания 10 нс, изготовленные методом микроэлектронной техники на выходных торцах световодов. Выходы каждого фотоприемника подключены к соответствующим входам шифратора 152. Шифратор представляет собой микросхемы К155ИВ1 [11 с. 231] с временем срабатывания 20 нс. Дискретизация выполняется импульсами излучения светодиода 147 частотой 13,5 МГц. С приходом на вход шифратора 152 сигнала с фотоприемника на выходе появляется в параллельном виде 8-и разрядный код, представляющий мгновенное значение сигнала. Шифратор 152 формирует коды с 00000000 по 11111111.

Первому световоду линейки 150 соответствует код 00000000, второму - 00000001, третьему - 00000010, четвертому - 00000011 и т.д., 255-у 11111111. Время преобразования АЦП складывается из времени срабатывания фотоприемника /10 нс/ и времени задержки сигнала шифратором 152 /20 нс/, что составляет 30 нс или 33 10⁶ преоб/с, и с запасом удовлетворяет дискретизации 13,5 МГц /74 нс/.

Коды с АЦП 30, 31, 32 поступают в формирователи 38, 39, 40 с частотой 13,5 МГц. Скорость создания информации каждым АЦП 13,5 МГц 8_раз = 108 Мбит/с.

АЦП 33,34 преобразуют два звуковых сигнала в 16-и разрядные коды. За время одной строки каждый АЦП формирует три кода, частота дискретизации привязана к частоте строчной развертки и равна 15625 Гц 3 = 46875 Гц.

Импульсы частоты дискретизации поступают в качестве сигнала на излучение светодиода 168 /фиг. 7/ с третьего выхода синтезатора 36. Принцип преобразования тот же, что и в АЦП 30. Для получения кодов с большей разрядностью производится изменение коэффициента передачи делителя 160 напряжения. Делитель представляет семиступенчатый резистивный делитель. Блок 161 ключей содержит семь ключей для подключения соответствующей ступени делителя к согласующему усилителю 162, являющегося эмиттерным повторителем. Квантующая линейка 171 световодов содержит 1024 световодов, что обеспечивает преобразование звукового сигнала в десятиразрядный код 2¹⁰. Разрешающая способность принята в 10 мкВ, диапазон кодирования линейкой составляет 0-0,01024 В. Преобразование в код сигналов, превышающих 2