Скачать

Телевізійний приймач з можливістю прийому сигналів у форматі MPEG-2

РЕФЕРАТ

Дипломний проект містить основну частину на 103 аркушах, таблиць 15, ілюстрацій 15.

Перелік ключових слів: телевізійний приймач, тюнер, супутникове телебачення, конвертор, фільтр, підсилювач проміжної частоти, змішувач, гетеродин, синтезатор напруги, квадратурна фазова модуляція, MPEG-2. Об'єктом проектування є телевізійний приймач з можливістю прийому сигналів у стандарті MPEG-2.

Метою роботи є розробка телевізійного приймача з можливістю прийому сигналів у стандарті MPEG-2 і поліпшеними характеристиками відтворення зображення.

Методом дослідження є теоретичне дослідження можливостей побудови телевізійного приймача з можливістю прийому сигналів до стандарті MPEG-2, частотою кадрового розгорнення 100Гц, функцією «картинка в картинці».

В результаті виконання дипломного проекту розроблені функціональна і структурна схеми телевізійного приймача з можливістю прийому сигналів до стандарті MPEG-2, принципова схема тракту обробки відеосигналу, розраховані ланцюги придушення звукової складової для тракту обробки відеосигналу, перетворювач напруги живлення на стабілітроні, коливальний контур генератора, керованого напругою. Розраховано дільник напруги для відеопідсилювача. Розроблено друковану плату тракту обробки відеосигналу.

Область застосування: прийом сигналів супутникового цифрового, супутникового аналогового, а, також, наземного ефірного і кабельного віщання

ЗМІСТ

Перелік умовних позначок і скорочень

Вступ

1 Аналітичний огляд

1.1 Стандарти супутникового телевізійного віщання

1.2 Аналоговий метод передачи з ЧМ

1.3 Телевізійний сигнал з тимчасовим поділом компонентів

1.4 Передача сигналів у цифровій формі з стиском

1.5 Засекречування ТВ сигналів

1.6 Аналоговий супутниковий приймач

1.7 Цифровий супутниковий приймач

1.7.1 Схемотехніка цифрових супутникових приймачів

1.7.2 Технічні характеристики цифрових супутникових приймачів

1.8 Цифровий стандарт DiSEq

2 Синтез функціональної схеми

2.1 Структурна схема телевізійного приймача

2.2 Функціональна схема

2.2.1 Тракт прийому аналагового супутникового віщання

2.2.2 Тракт прийому наземного й ефірного і кабельного віщання

2.2.3 Тракт прийому цифрового супутникового віщання

2.2.4 Демодуляція й обробка відеосигналу

2.2.5 Демодуляція й обробка сигналу звуку

3 Розрахунки, що підтверджують працездатність пристрою

3.1 Розрахунок режекторних фільтрів придушення звукової складової в каналі обробки зображення

3.2 Розрахунокпонижуючого перетворювача на стабілізаторі

3.3 Розрахунок коливального контуру генератора керованого напругою

3.4 Розрахунок дільника напруги для вихідного відеопідсилювача

4 Економічна частина

4.1 Аналіз ринку

4.2 Оцінка рівня якості

4.3 Розрахунок собівартості

4.4 Визначення ціни

4.4.1 Визначення ціни виготовлювача

4.4.2 Визначення лімітної ціни

5 Охорона праці

5.1 Аналіз умов праці

5.1.1 Повітряне середовище робочої зони

5.1.2 Освітлення

5.1.3 Шум

5.1.4 Вібрація

5.2 Розробка заходів щодо охорони праці

5.2.1 Організація робочого місця

5.2.2 Розрахунок кількості шкідливих речовин, що виділяються в робочу зону при пайке

5.2.3 Електробезпечність

5.2.4 Заходи для забезпечення пожежної безпеки

Література

ПЕРЕЛІК УМOBHИX ПОЗНАЧЕНЬ І СКОРОЧЕНЬ

АМ - амплітудна модуляція;

АР - амплітудний разветвитель;

АРП - автоматичне регулювання підсилення;

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

БВСЯ - блок виділення сигналу яскравості;

БЗСЯ - блок затримки сигналу яскравості;

ВФ – відновлюючий фільтр ;

ГКР - генератор кадрового розгортки;

ГОП - генератор опорної піднесущої;

ГРР - генератор рядкової розгортки;

ГКН - генератор, керований напругою;

ГФ - гребенчатий фільтр;

ДТТ - декодер телетексту;

ДК - дистанційне керування;

ІКМ - імпульсно - кодова модуляція;

ІМС - інтегральна мікросхема;

КВК - картинка в картинці;

КГ - кварцовий генератор;

МК - мікроконтролер;

МККР - міжнародний комітет з питань радіозв'язку;

МШУ - малошумящий підсилювач;

СФ - смуговий фільтр;

ПКТС - повний кольоровий телевізійний сигнал;

ПЧ - перетворювач частоти;

СБТВ - супутникове безпосереднє телевізійне віщання;

ССІ - селектор синхроімпульсів;

СЧ - синтезатор частоти;

ПБШН - підсилювач безшумного настроювання;

ПП - підсилювач потужності;

ПО - підсилювач-обмежник;

ППЧ - підсилювач проміжної частоти;

ФАПЧ - фазове автопідстроювання частоти;

ФНЧ - фільтр нижніх частот;

ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач;

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

ЧД - частотний детектор;

ЧМ - частотна модуляція;

МАС - multiplexing analogue components;

MPEG - motion picture expert grour .

ВСТУП

До дійсного часу на Україні досягнуть значний прогрес у розвитку віщальної телевізійної мережі. Уся територія охоплена мережею потужних передавачів, що дозволяють подавати населенню 2-3 загальнодержавні програми. Сформовано мережу місцевого ( обласного і районного) віщання, що додає до загальнодержавних програм ще 3-9 програм. Практично у всіх містах побудовані багатоканальні кабельні мережі, здатні забезпечити 20 і більш віщальних програм з високою якістю.

Однак на сучасному етапі розвиток телевізійного віщання характеризується розширенням використання супутникових систем зв'язку, що пояснюється рядом їхніх незаперечних переваг.

Сучасне телебачення орієнтоване на використання аналогових сигналів стандартів РAL, NTSC, SECAM, причому забезпечення високої якості прийому сигналів сполучено зі значними технічними і економічними труднощями, обумовленими створенням мережі ретрансляторів.

Покращити ситуацію стало можливо лише завдяки використанню супутникової ретрансляції, при якій забезпечується охоплення великих територій і використання переданого сигналу необмеженим числом прийомних установок. Ще одним важливим фактором є економічність. Подальший розвиток аналогових методів уже не в змозі забезпечити скільки-небудь серйозного поліпшення якості телевізійного сигналу, до якого пред'являються всі зростаючі вимоги. Це приводить до необхідності використання цифрових методів і, як наслідок, рішення головної проблеми цифрового телебачення - скорочення надмірності телевізійного сигналу.

У даному дипломному проекті розробляється пристрій, що поєднує в собі функціональні можливості супутникового аналогового, супутникового цифрового приймачів і приймача наземного віщання. Можливо, розроблювальне пристрій у чомусь програє окремим компонентам, що виконують аналогічні функції, але його універсальність є тим фактором, що дозволяє зробити припущення про його конкурентноздатність на ринку.

1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД

1.1 Стандарти сигналів супутникового телевізійного віщання

Стандартом телевізійного сигналу називають сукупність визначальних його основних характеристк, таких як спосіб розкладання зображення, число рядків і кадрів, тривалість і форма синхронізуючих і гасящих імпульсів, полярність сигналу, рознос між несущими частотами зображення і звукового супроводу і метод модуляції останньої, параметри передспотворюючого кола звукового сигналу й ін.

По способу передачі сигналів кольоровості розрізняють три системи кольорового телебачення: SECAM, NTSC і РAL.

Системи SECAM, NTSC і РAL були розроблені для наземних ТВ мереж, що використовують амплітудну модуляцію (АМ) несущої зображення, і не придатні для супутникових каналів, де основний є частотна модуляція (ЧМ). При проходженні ЧМ сигналу через тракти з нерівномірною амплітудною і нелінійною фазовою характеристикою виникають перехресні спотворення сигналів яскравості і кольоровості, що погіршують якість зображення. до того ж через трикутний спектр демодулированного шуму при ЧМ сигнали кольоровості виявляються в області підвищеної спектральної щільності потужності шуму, що знижує завадостійкість прийому цих сигналів.

У багатьох країнах проводилися пошуки нових методів формування ТВ сигналу, вільних від зазначених недоліків. Найкращих результатів домоглися від цифрових методів передачі. Однак для передачі кольорового ТВ зображення з високою якістю швидкість цифрового потоку повинна складати більш 200 Мбіт/с, що значно перевищує пропускну здатність типового ствола супутникового ретранслятора зі смугою пропускання 27...36 :МГц. як компроміс для першого покоління європейських систем безпосереднього телевізійного віщання був розроблений і прийнятий комбінований цифроаналоговий стандарт із почерговою передачею на періоді активної частини рядка стиснутих у часі аналогових сигналів яскравості і кольоровості, що одержав назву МАС (Multiplexing Analogue Components - ущільнення аналогових компонентів) ( 16) . Сигнали звукового супроводу, синхронізації, службова і додаткова інформація передаються в цифровій формі. У залежності від обраного способу передачі звуку і даних розрізняють стандарти В-МАС, С-МАС, D- і D2-MAC.

Наприкінці 80-х рр. був створений алгоритм цифрового стиску, що дозволяв передати високоякісне зображення зі швидкістю 7...9 Мбіт/с, зображення віщальної якості - зі швидкістю 3,5...5,5 Мбіт/с і кінофільм зі швидкістю не більш 1,5 Мбіт/с. На основі цього алгоритму Міжнародна організація стандартизації прийняла два стандарти обробки ТВ зображення: MPEG-1 для телебачення з невисокою дозволяючою здатністю і прогресивною розгорткою (компакт-диски, комп'ютерні ігри, мультимедіа) і MPEG-2 для віщального телебачення з черезрядковою розгорткою. Подальшим розвитком MPEG-2 став європейський стандарт цифрового ТВ віщання (DVB), що містить норми на параметри модуляції, кодування і передачі по каналах зв'язку.

1.2 Аналоговий метод передачі з ЧМ

Частотна модуляція вимагає в порівнянні з амплітудною модуляцією, використовуваної в наземному віщанні, істотно меньшої потужності передавача, що особливо важливо для супутникових систем. Перевагами ЧМ є також невисокі вимоги до лінійності амплітудної характеристики тракту і можливість роботи вихідного каскаду супутникового передавача в режимі насичення, у якому досягається високий КПД (17).

При передачі ЧМ девиація частоти несущої вибирається виходячи зі смуги пропущення ВЧ тракту таким чином, щоб уникнути спотворень переданого сигналу, зв'язаних з відсіканням частини його спектра. Перехресні завадиви проявляються в спотвореннях типу "диференціальне посилення" і " диференціальна фаза ". Для зменшення цих спотворень застосовується рекомендована МККР лінійна обробка.

Поряд з лінійними передспотвореннями сигналу зображення в супутникових системах іноді, застосовують нелінійну обробку , що полягає в обмеженні розмаху передспотвореного сигнала за рахунок відсікання коротких викидів, що відповідають крутим фронтам вихідного сигналу. При сигналі SECAM припустиме обмеження на 2...3 дБ, на таке ж значення можна збільшити девіацію частоти і відношення сигнал/шум на виході каналу.

Сигнал звукового супроводу телебачення в традиційних системах із ЧМ передається звичайно разом із сигналом зображення на частоті, що піднесе, розташованої вище його спектра (16). для досягнення необхідної завадозахищеності передача здійснюється методом частотної модуляції піднесущої, причому девіацію частоти паднесущої вибирають, як правило, більшою, ніж у наземному телебаченні - до 100 і навіть 150 кГц. Значення піднесущої також вище і складає 7,0...7,5 МГц при смузі відеосигналу 6 МГц, 5,8...6,8 МГц при смузі 5 МГц і 5...6 МГц при смузі 4,2 МГц, що дозволяє зменшити перехідні завади з каналу зображення в канал звукового супроводу і полегшити вимоги до фільтрації сигналів.

Для підвищення завадостійкості передачі звукових сигналів, як і в наземному телебаченні, застосовують частотні передспотворення - підйом верхніх частот переданого повідомлення.

При необхідності передачі разом із сигналом зображення більш ніж одного звукового сигналу (звукове віщання, звуковий супровід на іноземних мовах, стереозвук) використовується декілька піднесущих частот, розташованих вище спектра відеосигналу. Їхнє число обмежене виникненням перехресних завад і погіршенням якості ТВ зображення через зменшення частки девіації несущої, приходящейся на відеосигнал. Практично з задовільною якістю вдається передати два-чотире додаткових сигнала. Наприклад, у супутникових ТВ каналах, організованих через європейські ІСЗ Eutelsat II і Astra поряд з основним каналом звукового супроводу сформовані ще до чотирьох високоякісних звукових каналів, використовуваних для передачі монофонічних чи стереофонічних програм (17).

Компандування застосовується для підвищення завадостійкості передачі звукових сигналів. Воно має на увазі стиск динамічного діапазону переданого сигнала відповідно до зміни обгинаючої звукового сигнала і відновлення вихідного динамічного діапазону на прийомі. Розрізняють "керовані" компандери, у яких інформація про вихідний динамічний діапазон передається в окремому каналі керування, і "некеровані", у яких ця інформація міститься в переданому сигналі.

Виграш у завадозахищеності завдяки компандуванню досягає в середньому 12...13 дБ при наявності сигналу і по 20 дБ паузі сигналу.

Більш ефективним енергетично і вільним від перехресних завад способом передачі декількох звукових сигналів є передача на піднесущей у дискретній формі. Сигнали окремих каналів перетворяться в цифрову форму і поєднуються (мультіплексуються) у загальний цифровий потік, що модулює по фазі піднесущу частоту, розташовану вище спектра відеосигналу. Піднесуща 5,73 МГц модулюється цифровим потоком з швидкістю 2,048 Мбіт/с, що містить ІКМ звукові сигнали, імпульси корекції помилок, контрольні імпульси. у системі утворяться або чотири звукових канали зі смугою 15 кГц, або два канали дуже високої (студійної) якості зі смугою 20 кГц.

1.3 Телевізійний сигнал з тимчасовим поділом компонентів

У системах типу МАС аналогові сигнали яскравості і кольоровості стискуються в часі і передаються по черзі, що дозволяє уникнути перехресних перекручувань сигналів яскравості і кольоровості, знизити шуми в каналі кольоровості завдяки перекладу його в область низьких частот, підвищити здатність зображення, що дозволяє, за рахунок більш широкої смуги частот сигналів яскравості і кольоровості. Стиск аналогового сигналу здійснюється стробірованієм сигналу з деякою тактовою частотою, перетворенням відліків у цифрову форму , нагромадженням їх у буферній пам'яті, прискореним зчитуванням з нової, більш високою тактовою частотою і зворотним перетворенням в аналогову форму ( 16) .

Звукові сигнали перетворяться в цифрову форму і передаються в інтервалі зворотного ходу лучачи. Вища частота в спектрі звукового сигнала складає 15 кгц частота стробирования обрана рівної 32 кгц. у залежності від вимог до якості звучання використовується лінійне аналогоцифрове перетворення з точністю 14 біт/відлік або майже миттєве компандування з точністю 10 біт/відлік, завадостійке дворівневе кодування забезпечує ефективний захист від помилок. Швидкість цифрового потоку в різних варіантах складає від 352 до 608 Кбіт/с.

Для каналів з цифровою передачею звуку рекомендовано використовувати передспотворюючі контури. Вважається, що передспотворення зменшують суб'єктивне сприйняття шумів квантування і запобігають погіршенню якості при низьких відношеннях сигнал/шум.