автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Исследование и оптимизация декодирующего устройства приемника СЕКАМ

Акционерное общество "Московский научно-исследовательский телевизионный институт"

РГб ол На правах рукописи

2 2 МАЗ Вл-5

Борис Николаевич Хохлов

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ДЕКОДИРУЩЕГО УСТРОЙСТВА ПРИЕМНИКА СЕКАМ

Специальность 05.12.17 -Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-1995

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

11.И. Еривошеев; доктор технических наук, профессор

C.B. .ЕоваковскыП.; доктор технических наук, профессор Б.В. Петров.

Ведущая организация - производственное объединение "Рубин".

Защита состоится "/У Оё 1995г. в "/5~ " часов на заседании диссертационного совета Д 118.06.01 в Московском техническом университете связи и информатики по адресу: III024, Москва, Авиамоторная, 8а, МТУСЙ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МТУСИ.

Диссертация в виде научного доклада разослана "_ 199_ г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 118.06.01. д.т.н.

Ю.В.Лазаоев

Аннотация

Общая характеристика работы представлена разделами доклада: актуальность темы, цель работа, методы исследований, научная и практическая новизна работы, практическая ценность, апробация и развитие работа. Сформулированы Вопросы, шносаше на зяазпгу.

Содераашв работы излогено в разделах:

1.Математическая модель канала цветности СЕКАМ с дискретной обработкой сигнала. "

2.Исслвдоваше и оптимизация узлов канала цветности СЕКАМ. 2 Л. Корректор высокочастотных предыскагений. 2.2.Корректор низкочастотных предыскагений. 2.3.Частотные детекторы.2.4.Блок цветовой синхронизации.

3.йсследования и разработка методов подавления искажений в декодере СЕКАМ. 3 Л.Разделение сигналов яркости и цветности.3.2.Восстановление площадок фиксации уровней черного в цветоразностннх сигналах .3.3 .Перекрестные искаяения между сигналами цветности и . способы их уменьшения.3.4.Подавление искажений, создаваемых ультразвуковой линией задоржи .3.5. Апертурная коррекция в канале яркости и в каналах цветоразностннх сигналов. 3.6. Совершенствование декодирования сигнала СЕКАМ в многостандартных декодерах.

Заключение содержат основные научные и технические результаты работы. Список публикаций соискателя содержит 54 наименования, в том числе две книги и 33 авторских свидетельства.

. Часть 1. Общая характеристика работы

Актуальность работы

Ведущие телевизионные фирмы за рубежом в настоящее время готовятся к внедрению единого цифрового стандарта телевидения высокой четкости. Переход к ТВЧ будет достаточно длительным процессом, что обусловлено значительными техническими трудностями. Но и после внедрения ТВЧ вещание по существующим стандартам не будет прекращено. Это связано с весьма высокой стоимостью телевизора ТВЧ и наличием большого парка обычных цветных телевизоров.

Поэтому большинство телевизионных фирм кроме исследований в области ТВЧ ведут разработки так называемых телевизоров улучшенного качества (ЮТ7), которые работает по существующим стандартам и позволяют воспроизводить как наземные, так и спутниковые программы.

В телевизоре ШГУ принимаются меры по устранении недостатков действующих систем ЦТ, вводится цифровая обработка сигнала, обеспечивающая высокую повторяемость и стабильность параметров, внедряется формат изображения 16:9. Основное внимание зарубежные фирма уделяют усовершенствованию принципов декодирования сигналов ПАЛ и ИГСЦ. Так как система СЕКАМ принята для вещания в относительно небольшом числе стран, в процессорах СЕКАМ зачастую применяются упрощенные, неоптимальные решения, не обеспечивапцие необходимых качественных показателей.

Поэтому исследования, направленные на повышение качества цветного изображения, создаваемого приемником СЕКАМ, актуальны и непосредственно связаны с планами НИОКР отечественного телевизоростроения (телевизор 6-го поколения).

В основу настоящего доклада положены работы соискателя, выполненные в пертод с 1972 по 1993 года, и касакщиеся телевизоров как с аналоговой, так и с цифровой обработкой видеосигнала. Рассмотрены и отдельные работы предаествупцих лет, сохранившие актуальность и используемые при разработке и эксплуатации современных приемников.

В отечественных телевизорах 4-го и 5-го поколений предусмотрена возможность приема сигналов нескольких систем ЦТ для обеспечения потребностей экспорта и воспроизведения видеозаписей. ' В докладе содержатся сведения о работах соискателя в части уменьшения искакений сигнала СЕКАМ в таких декодерах:.

Цель работы

Целью работы являлось проведение комплекса исследований, направленных на совершенствование декодирующего устройства приемника для повышения качества цветного изображения в действующем стандарте СЕКАМ.

Данная цель включает:

- з -

1. Разработку принципов количественной оценки искакенйй сигнала в декодере СЕКАМ, в том числе с использованием методов моделирования канала цветности с дискретной обработкой сигнала в реальном масштабе времени, учитывающих структуру и алгоритмы работы входящих в канал узлов.

2. Исследование основных видов искажений сигнала в декодере СЕКАМ приемников, изыскание методов их подавления, определение допустимых вариаций параметров узлов декодера и требований к ним.

3. Разработку схемных роптаний, обеспечивающих выполнение заданных требований и повышение качества цветного изображения.

Методы исследований

При выполнении работа использовались математическое - моделирование,, теория радиотехнических цепей и сигналов, экспериментальные метода и метод экспертных оценок.

Научная и практическая новизна работы В результате работы:

- разработана математическая модель канала цветности СЕКАМ с дискретной обработкой сигнала;

- обоснованы нормы на параметры дискретных фильтров коррекции предыскажений и составлены математические программы, обеспечивающие их оптимизации;

- разработаны алгоритмы частотных детекторов с дискретной обработкой сигнала и проведена их оптимизация, обеспечи -вавдая малые искажения и простоту реализации;

- установлены нормы на параметры блока цветовой синхронизации и разработаны схемные решения,обеспечивающие выполнение этих норм, использованные в отечественных приемниках;

- разработаны программы для ЭВМ, позволяющие оптимизировать аналоговые режекторные фильтры.

- разработаны линейнофазовые режекторный и полосовой фильтры - с дискретной обработкой сигнала и вертикальный

разделительный фильтр СЕКАМ;

- исследованы искажения площадок фиксации уровней черного-в цветоразностных сигналах канала цветности СЕКАМ, предложены схемные решения, устраняющие эти иска-

гения;

- исследованы перекрестные искажения в канале цветности СЕШ, установлен допустимый уровень искавэний и разработана методика их измерения, использованная в стандартах и технических условиях на приемники. Разработаны концепции построения канала цветности СЕКАМ, обеспечивающие уменьшение перекрестных искажений;

- предлагая коаштексшй метод оценки точности настройки канала цветности СЕКАЫ по векторограмме цветоразностных сигналов;

- исследованы искажения, вносимые в сигнал цветности СЕКАИ линией задержки, предлованы нормы на уровни эхо-сигналов, штоды их измерения, а также принципы электрического согласования пье зопреобразователей, использованные при разработке отечественных УЛЗ;

- предаоавно схемное решение канала цветности СЕКАМ, устраняющее помехи от ахо-сагаалов в УЖ;

- предложен адаптивный корректор цветовой четкости СЕЖАМ.

- предложена концепция многостандартного канала цветности, в котором предусмотрен режим поиска и блокирование в одном из состояний при приеме соответствующего сигнала ЦТ, что сниаает помехи в канале СЕКАМ. Концепция использована в микросхемах СТА4555 и К174ХА32;

, - исследованы искажения сигнала в конверторном канале „. цветности СЕКАМ и предложены пути их уменьшения.

Практическая ценность Проведенные исследования и разработки явились научной основой при создании декодарувдих устройств отечественных цветных телевизионных приемников.

Практическая ценность работы заключается в разработке математических моделей, методов расчета узлов декодера СЕКАМ, норм на параметры и методов их измерения, новых оригинальных схемных решений, обеспечивающих повышение качества цветного изображения.

Реализация результатов и предложения об использовании Результаты диссертационной работы нашли практическое

- 5 -

применение на предприятиях отраслис

- предложенные соискателем схемные решения, защищенные авторскими свидетельствами, внедрены в телевизор! "Рубин-дог*, "Рекорд-юг", УПИВДГ-61, "Рекорд ВД-311", 2УСЦГ, "Шилялис-401/410/445, ЦВКУ;

- разработанные соискателем схемные решения узлов цифрового декодера использованы в опытных образцах микросхем;

- нормы и методики измерения параметров канала цветности использованы в отечественных стандартах, в том числе Г0СТ9О21-88.

Апробация и развитие работы

Основные результаты работы содвряатся в 54 научных публикациях, включая 33 авторских свидетельства, а также в материалах ряда отчетов го научно-исследовательским работам, выполненным под руководством и при непосредственном участии соискателя.

Результаты проведенных исследований докладывались на отраслевых научно-технических конференциях, на заседаниях груш экспертов по цветному телевидении СССР-Франция и СССР-ГДР и на научно-технических советах ЫНИТИ.

Перспективы развития рассматриваемого направления связаны с созданием в нашей стране цветного телевизора повышенного качества.

Вопросы, выноснше на защиту.

1. Разработанная математическая модель цифрового канала цветности СЕКАМ, которая позволила определить влияние параметров узлов канала на форму демодулированного сигнала и установить допустимые уровни искажений.

2. Найденные на основе проведенного анализа и оптимизации параметры фильтров коррекции предыскажений.

3. Разработанные и оптимизированные алгоритмы дискретных частотных детекторов, обеснечивапще необходимую точность демодуляции и относительную простоту реализации.

4. Разработанные оригинальные схемные решения блоков цветовой синхронизации, использованные в декодерах.

5. Результаты проведенных исследований разделительных фильтров сигналов яркости и цветности СЕКАМ.

6. Предлокенше методы уменьшения искажений площадок

фиксации уровней черного в выходных сигналах канала цветности СЕКАМ.

7. Результаты исследований перекрестных искажений между сигналами цветности СЕЖАМ. Предлокенная нориа на уровень искажений и методика измерений.

8. Предложенные -норма на параметр! УЛЗ и метода ее электрического согласования.

Часть II. Содержание работы

Комплекс проведенных соискателем работ охватываат основные вопросы, связанные с декодированием сигнала СЕКАМ в телевизионном приемнике. Значительная часть этих исследований обобщена в книге [1].

В докладе более подробно рассмотрены работы последних лет.

1. Математическая модель канала цветности СЕКАМ с дискретной обработкой сигнала

Разработанная модель [г] применялась для анализа переходных характеристик канала цветности, определения возникающих в нем искажений и установления норм на параметра входящих в канал узлов.- Особенностью модели является использование в ее' звеньях конкретных алгоритмов, соотватствувдих реальной структуре узлов декодера. В результате файлы, отображающие сигналы на границах звеньев, могут служить в качестве тестов для контроля фрагментов микросхем. Разработанная модель с успехом применялась и для анализа процессов в аналоговых каналах цветности.

В состав модели входит как кодирующее устройство, так и канал цветности приемника. Структурная схема модели показана на рис.1.1. В звене и формируются дискретные значения модулирующего

Рис.1.1. Структурная схема моделируемого канала, сигнала, отстоящие друг от друга на интервалы временя, равные

периоду тактовой частоты гт (74 не при f =13,5 МГц). Для оценки параметров узлов тракта удобен кусочно-линейный сигнал, состоящий из плоских участков, позволявдих определять точность демодуляции и переходов разной длительности, используемых для оценки быстродействия узлов.

В звене 2 сигнал подвергается низкочастотным предыскажениям в соответствии с принятым в стандарте СЕКАМ законом.Во временной области переходная характеристика фильтра описывается рекурсивным алгоритмом, учитывающим л предшествующи: отсчетов: п

DBH3C(t)=a01 j№t(t)-(d1-o1)^jC1k~1TJBX(t-ki:)j+o1n ÜBHX(t-kt ) (1.1)

iC=1

где aQ1. cl и di - коэСйициеяты фильтра.

Поскольку cl < 1, всегда мокет быть взято такое п, что

член

о1п • TJBHx(t-kr)

станет меньше заданной погрешности е. В результате для вычисления сигнала на выходе КШ мокет использоваться приближенный нерекурсивный алгоритм. Чтобы обеспечить е $ 258 достаточно взять n ^ 20.

В звене 3 модели в соответствии со стандартом СЕКАМ производится ограничение модулирующего сигнала по заданным уровням W1 и W2. Выбросы на переходах, возникшие в результате действия НП, срезаются ограничителем.

Звено 4 выполняет функции частотного модулятора. В качестве аргумента для мгновенного значения ЧМ-сигнала используется фаза:

t

cp(t) = 2тс Jf(t)dt, о

где f(t) - мгновенное значение частоты. При скачках частоты фаза меняется монотонно.

В модели приращение мгновенной фазы за такт определяется путем графического интегрирования:

, í(I) 4- f (1-1 ) -, Дф = 21СТ^ ícp+ М1----------------J (1.2)

Коэффициент М1 в формуле определяет глубину модуляции. Для

удобства в модели формируются как синусная, так и косинусная составляющие ЧМ-сигнала, что позволяет легко находить значение мгновенной амплитуды цветовой годнесущей.

В соответствии со структурной схемой кодера СШЫ модулированная цветовая подае сущая подвергается высокочастотным предыскажениям (Ш). В модели это осуществляется в звене 5. Для предыскажений используется рекурсивный цифровой фильтр второго порядка, алгоритм которого имеет вид:

овых(г)=а02[шх(г)+ьг шх(1.-т;)+с12 ивх^-гч)} -а2 ивыхи-т)-

-о2 ЦВЫХ(^21) ч (1.3)

При 4Г0 и числе членов ряда > п может использоваться

приближенный нервкурсивнный алгоритм:

п

иВЫХ(£)каф2|пЕХ(1)+(с12-о2)^о2*с-^ (-1 ОВХ{^2к1)] (1.4)

Погрешность вычисления не превышает 2%, если а 40.

Выход ВП является границей, разделяющей передающую и приемную части тракта. Звено 6 модели позволяет вводить в ЧМ сигнал помехи, отображающие его искажения в канале связи. С помощью этого звена можно также определить влияние искажений ГВЗ радиоканала или ограничение разрядности сигнала.

В частности, для оценки влияния конечной разрядности использовался алгоритм:

тавых(1)=1Ш,((2М2 ИВХ(1))+0,5)/2М2, (1.5)

где М2 - число разрядов сигнала, задаваемое пользователем.

Звено 7 модели отображает работу цифрового корректора высокочастотных предыскажений (КВП). Передаточная функция этого фильтра долета быть обратной передаточной функции ВП. Алгоритм КВП для произвольного 1т соответствует выражению (1.3), в котором переставлены местами Ь2 с а2; й2 с с2, а а заменено на 1/а При хт= 4Г0 может использоваться нерекурсивный алгоритм:

п

ивыхи)= ^~[ивх(1;)-(а2-с2) М )1£+2 ивх(^2к1) (1.6)

02 к=1

В большинстве случаев с12>с2. Поэтому при одинаковой точности

вычислений для КВН требуется больнее число п членов ряда, чем для ВП. Погрешность в < 2% обеспечивается при п > 160.

Звено 8 модели отображает работу дискретного частотного детектора (ЧД). Алгоритм звена определяется выбранной функциональной схемой ЧД.

Звено 9 обеспечивает коррекцию низкочастотных предыскажений фильтром КНП. Его алгоритм получается из (1.1) заменой а на 1/а и перестановкой местами о1 н 41:

Для любой тактовой частоты 0<о1<41<1. Поэтому при равной точности вычислений расчет выходного сигнала КНП требует большего п, чем расчет выходного сигнала НП. Чтобы обеспечить погрешность вычислений е $ 2%, необходимо выбрать п > 50.

Форш сигналов, полученных с помощью рассмотренной модели на выходах звеньев тракта соответствует сигналам обычного аналогового канала цветности.

2. Исследования и оптимизация узлов канала цветности СЕКАМ В ходе исследований обосновывались требования к параметрам узлов и разрабатывались алгоритмы и схемные решения, обеспечивающие выполнение заданных требований. Рассматривались узлы канала цветности как с аналоговой, так и с дискретной обработкой сигнала."

2.1. Корректор высокочастотных предыскажений (КВП). Результаты исследований аналогового КВП содержатся в работах {1] (раздел 2.2.1) и [ЭЬ

Стандартом СЕКАМ задана передаточная функция корректора

п

(1.7)

АКВП(У)=(И-0*И1')/(1+ЗПУ), где: V = т = 1,26, п = 16, откуда

определяются амплитудно-частотная характеристика:

(2.1)

^квп^! = ю 1 + ^ квп 1 + 256 тГ

(2.2)

фазо-частотная характеристика:

ФКВП(У) = аг^е-14>П ^ о (2.3)

квп 1 + 20,16 V2

и характеристика группового времени задержки (ГВЗ):

Ъ«™- Ч + ■ 14^74(1 I 2°'16 а 6 (2-4)

КВП гя ^ г2 1о} г17г2б7 ^+{1+20,16 V )

При синтезе фильтра требуется обеспечить минимальное расхождение его характеристик с характеристиками прототипа. Показано, что наибольшее влияние на качество цветного изображения оказывает точность аппроксимации характеристики ГВЗ.

В качестве критерия точности выполнения корректора предложено оценивать размах неравномерности в диапазоне частот разности ординат характеристик ГВЗ исследуемого фильтра и прототипа (2.4):

где Лг0 = (г- ч^)]^

Поскольку при расстройках КВП наибольшая неравномерность характеристики ГВЗ получается на частотах вблизи центральной, предложено нормировать Аг в полосе частот 3,9 - 4,7 МГц.

Исследованы две модификации аналогового КВП - резонансный контур и специальный фильтр.

Передаточная характеристика резонансного контура описывается выражением:

АГу) = 1/(1+ ЗОу) (2.6)

Откуда: п о о

|Ак(г>)| = 10 ^М/Ч-ЫГ'ЧГ)]; (2.7)

Фк(т) = а^б 0 V; (2.8)

-иг +(2"9>

Искажения характеристики ГВЗ в полосе частот 3,9 - 4,7 МГц, вызванные заменой точного фильтра на контур, при оптимальной настройке не превышают 17 не. Контур создает большую, чем прототип задержку сигнала на центральной частоте. Задержка зависит от добротности (рис.2.1,а, график т0).

Исследовано влияние добротности контура а на неравномерность Дт: разности ГВЗ. Показано, что Да имеет протяженный минимум (рис.2.1,а, график Ат),соответствующий интервалу 15,85«Х1б,05.

Расстройка контура го частоте вызывает Б- образные искажения

О • • 5 10 пХ

Рис. 2.1. Искажения характеристики ГВЗ КВП б биЗе резонансного контура: а? от изменения Зобротносгпш 5) при расстройке по частоте,

ю

и ВХ>-сти-?-> и а«

сквозной характеристики ГВЗ вблизи резонанса. В ТУ на декодер телевизора 5-го поколения допускается расстройка КВП, создающая амплитудную модуляции сигнала цветности « 1035. Это соответствует (рис. 2.1,6) А* « ±30 кГц, или Ах ^ 330 не.

Исследован специальный аналоговый фильтр (рис. 2.2),

обеспечивавдий лучшую аппроксимации характеристик, чем контур. Показано, [1] что для точной аппроксимации значения элементов фильтра долк-ны соответствовать Рис. 2.2. Аналоговый фильтр КВП- уравнениям:

' ^ = 0,7336 О - 1 (2И0)

В отличив от контура, точный КВП не обеспечивает подавление низкочастотных составляющих сигнала яркости, что вызывает необходимость введения в канал полосового фильтра, искаэкавдего характеристику ГВЗ. Поэтому в аналоговом приемнике целесообразно в качестве КВП использовать резонансный контур.

(Исследование "искажений в системе ВП - КВП в полосе частот 3-6 МГц для профессиональной аппаратуры проведено в работе I).

В работах [I] и [43 приведены результаты исследований КВП с дискретной обработкой сигнала, который представляет собой рекурсивный фильтр второго порядка с передаточиой функцией вида:

-1 —2

а(г; = а-^--5— (2.12)

01+Ьzl+йz■i

Так как отношение г?/х0 для КВП невелико, значения коэффициентов для заданной тактовой частоты целесообразно уточнять путем математического моделирования. С этой целью были

1) С.И.Игнатьев, П.Г.Михайлушкин. В.А.Хлебородов. Исследование расстройки цепи предыскажения-коррекция сигнала цветности СЕКАЫ.- Техника кино и телевидения, 1993 г,.« 6, С. 48-50.

найдены выражения для основных характеристик дискретного КВП в плоскости частот:

Г[1-о+(а+2о<Совшт;)Созол:]2+[ (а+2о-СоБ<1ГС)3:шшт:]2"» |А(Ш)|=10А 1в{-к--Л (2.13)

[ 1 -4+ (Ь+2й-Совит)Совшг]2+ [ (Ь+2с1 • Созоп)3:шшт;

фОВ-агоСе + Сов(^) - = аго^ (2.14)

РЗ + Р4 Соеых + Р5 Соб (ОТ

Здесь А0 = 1/|А1(Ы)1; Р1 = Ъ(1-о)-а(1-4); Р2=2(й~о);

Р3=(1-с) (1-с1)+аЬ; Р4=а(1+<1)+Ь(1+о); Р5=2(о+й).

<С(Ю)=- - (Р1 Созоэт: + Р2 Сов2ьэт)М-ИР4 51дьп 4- Р5 вдягогОИ (2.15) % Ы2 + 1Г

В работа [2] предложена программа для ЭВМ, позволяющая на основе найденных зависимостей вычислять значения коэффициентов, обеспечивающих для выбранной тактовой частоты и в заданном диапазоне частот максимальное совпадение ГВЗ цифрового КВП с ГВЗ аналогового прототипа.

С помощью этой программы были найдены оптимальные значения коэффициентов КВП для трех наиболее употребительных значений тактовой частоты.

1. ^=4*0= 17,144 МГц

а = -0,14172; Ъ = О; с = 0.290053; <1 = 0,906461

Дг в полосе частот 3,9-4,7 МГц не превышает 0,5 не, отклонение

АЧХ ДА составляет дБ.

2. Ц = 4-4,43361875=17,734475

Такую тактовую частоту удобно использовать в двухстандартных декодерах ПМ/СЕКАМ.

При этом оптимальные значения коэффициентов составляют: а=-0,25; Ъ=~0,Ю1; с=0,125; й=0,909.

Неравномерность разности ГВЗ в диапазоне частот 3,9-4,7 МГц

ЛТ = ^ нс; дд = +0,016 ^

3. Стандартизованное для цифровых устройств значение

тактовой частоты гт=13,5 МГц (864-я гармошка строчной частоты).

а^о,199882; Ъ=0,771392; о=0,201594; 4=0,882737

Ат _ +0.5 нс. = -0,171 дк

ат: - нс, да - +0>181 №.

Было показано, что значение коэффициента ъ определяется тактовой частотой. При íT=4f0 ь=о. Когда íT<4f0, ъ>о. Наконец, когда fT>4X0, b<o.

Обоснована возможность построения цифрового КВП, прототипом которого является резонансный контур. Передаточная функция такого фильтра описывается выражением (2.12). Отличие состоит лшь в значениях коэффициентов нерекурсивной ветви.

Оптимизация для гт=13,5 МГц дает следущие значения коэффициентов:

а=-0,484; ъ=0,7717; е=-2; d=0,8827

В полосе частот 3,9 - 4,7 МГЦ Ах < ю нс.

ФЧХ фильтра не имеет максимума и минимума, а характеристика ГВЗ не пересекает ось частот. Поэтому рассмотренный цифровой КВП, как и резонансный контур, создает постоянную задержку сигнала цветности примерно на 100 нс болыве, чем стандартный фильтр.

Устойчивость цифрового КВП определяется координатами полюсов передаточной функции:

Z112 - - i á(d - -^)1/2 (2.16)

Отсюда критерий устойчивости: |Z| е (0;1), или:

|Z| = d1/2 < 1 (2.17)

Если тактовая частота fT=4f0=i7,i44 МГц, то ъ=о и передаточная функция содержит два полюса, лежащих на мнимой оси:

При ЭТОМ |Z| = 0,95208.

Когда íT Ф 4Г0, полюсы становятся комплексно сопряженными. Так , для fТ=1 з, 5 МГц и оптимальных значений коэффициентов z1 2 =-0,3856 - jO.8567; ¡z|=0,9395. Аналогично при гт=17,73 МГц: Ъл\г =0,0505 -30,952; |Z| =0,9533.

Все три варианта КВП устойчивы. Чем выше тактовая частота, тем ближе к окружности Z=1 смещаются полюса и тем меньше запас устойчивости.

- 15 -

Разрабатывая цифровой КВП, необходимо знать, с какой точностью должны вычисляться его коэффициенты. Влияние вариации коэффициентов КВП на переходную характеристику цветоразностного сигнала исследовалось [5] с помощью ранее рассмотренной математической модели канала цветности. Коэффициентам а,ъ,о,а дискретного КВП, входящего в состав модели, поочередно давались приращения по отношению к их оптимальным значениям и вычислялась форма сигнала на выходе тракта. Предварительно была найдена связь медцу отклонениями коэффициентов ь н а рекурсивной цепи фильтра и соответствующими ем искажениями АЧХ (сдвиг г0 и изменение добротности). Найденные зависимости приведены на рис.2.3.

Вариация коэффициента ь соответствует в аналоговом КВП изменению резонансной частоты Отклонение <1 соответствует

изменению добротности а аналогового КВП.

Исследования показали, что изменения коэффициентов ъ и а рекурсивной ветви фильтра в сильной степени искажают форму переходной характеристики тракта.

Вариация коэффвдвента ъ вызывает появление выброса на цветовом переходе, или его затягивание (рис.2.4,а). Как и в аналоговом КВП, [33 выброс на переходной характеристике появляется, когда расстройка фильтра и девиация частоты в сигнале имеют разные знаки. Если принять в качестве допустимого выброс в сигнале ±556, то отклонение коэффициента ь не должно превышать ± 0,5 %. Это соответствует неравномерности разности Аг ГВЗ цифрового КВП Аг ^ 60 не. Отклонение коэффициента а создает скол вершин импульсов в цветоразностном сигнале, знак которого получается разным для разных знаков девиации, а также сдвиг фронта сигнала во времени (рис.г.4,0). При допустимом значении скола ±256 отклонение коэффициента а не должно превышать ± 0,5%. Это соответствует неравномерности Ат: < 50 не. Поэтому неравномерность Ат ^ 50 не в полосе частот 3,9-4,7 МГц можно принять в качестве предварительной нормы для цифрового КВП.

Исследования показали,, что коэффициенты а и о нерекурсивной части фильтра меняют общую задержку сигнала, но мало влияют на переходную характеристику канала. Так, отклонение коэффициента о на ± юо% смещает переходную характеристику всего на ± 656-Так как высокой точности вычисления коэффициентов а и о не требуется, выполнение нерекурсивного звена не вызывает

Рис,2.3. Влияние вариаций коэффициентов bud цифрового КВП на расстройку и Зобротность,

ду

10-

£0 «

о

■40

А

-V \

я ......

> //'х---

Рис 2,4 Влияние вариаций коэффициент пробою КВП на перохоЗную характеристику канала цбетносш.

затруднений.

В рекурсивной цепи время задержки должно быть вполне определенным - два такта для умножения на коэффициент <1 и один такт - для умножения на коэффициент ь. Это затрудняет формирование коэффициентов умножителей с требуемой точностью. Чтобы снизить требования к быстродействию элементов КВП было предложено [41 использовать распараллеливание цепей.

Для формирования коэффициентов методом сдвигов разрядов и суммирования применяют преобразование передаточной функции фильтра, в результате которого увеличивается порядок числителя и знаменателя, а коэффициенты при членах низших степеней рекурсивной ветви обращаются в нуль 1).

Исследования показали, что такой Метод дает единственное решение, зачастую не обеспечивающее устойчивую работу фильтра (неустойчивым получается, в частности, решение для стандартной тактовой частота 13,5 МГц). Поэтоггу был разработан [6] метод преобразования алгоритма КВП, при котором коэффициенты знаменателя при низших степенях ъ могут принимать как нулевые значения, так и значения, равные степеням двух. Это позволило реализовать устойчивый КВП при коэффициентах, близких к оптимальным и с неравномерностью Ьх < 5 не.

2.2. Корректор низкочастотных предыскажений

Анализ корректора низкочастотных предыскажений (КНП) приемника содержится в работе [1] (раздел 2.26). Передаточная функция КНП имеет вид:

акнп(г)=(1+ 1/31^/(1+ г/г,), где 85 кГц.

1 -I- (И/з^)2

Отсюда |акнп(г)| = 10 1й-(2.18)

1 + и/тл)г

2 Г/Х.

ФМШ<Г) = -аго^ -(2.19)

151111 з + (г/*., г

1) Александр A.M. Алгоритм цифровой обработки сигнала пониженного быстродействия в декодирующих устройствах СЕКАМ //Электросвязь.-1989.- 1. -с. 19-22.

- 19 -1 3 - (Г/f/)2

■Wi(1) = 5У--2-2-?--(2-20>

10111 (i/f., )4+ lOtf/f., )2+ 9

В аналоговых телевизорах в качестве КНП используется RC ч Ri ч фильтр, электрическая

иох/ х U5bix схема которого показана

I

. ,Rk на рис.2.5. Передаточная

V Qk функция такой цепи

описывается выражением:

Рис.2.5. Аналоговый КНП.

•4^(0)) = (1 + <ЖЙК)/[1 + 3<0СК(ВК+Ш] (2.21)

где м. - внутреннее сопротивление источника сигнала.

Показано, что условия точной аппроксимации заданного закона (2.18) сводятся к выполнению соотношений:

1/(2* СКЙС) = ЗГ-,5 1 /[211 ск(йк+М.)] =

Откуда:

Вк = К1/1,996

(2.22)

СК = 1/61Г ^йк

В канала с дискретной обработкой сигнала КНП выполняют в виде рекурсивного фальтра первого порядка:

АКНП(г) = А 1 " С 2 ! . (2.23)

0 1 - (1 г 1

да Ао = 4^4- -

В частотной области характеристики этого фильтра имеют вид:

ист)! = ю 1 ЛА с-Созоя)2+ с^АС] (2>24)

1 °{1- (!• СОБОП!) + <1 "Б1п шх]

«_(*) = - вхЫб --(2,25)

15011 1 - (й+сЭСоэал; + Ас

■с (*> =--«1 - сН(Нс(1)Созот - с -й]--(2_г6)

1(311 Ц[ (1 -(й+с )Созоп+сй) + ((й-с )Б1шп Г ]

Разработана оптимизационная программа, позволяюцая найти значения коэффициентов, при которых отклонение Ат от заданного

- 20 -

закона получается минимальным, значения коэффициентов составляют:

Для хт =

3,375 МГц оптимальные

0,61569; л

0,853215; А0 = 0,381944.

При практической реализации КИП необходимо знать допустимые отклонения коэффициентов от их оптимальных значений. Влияние вариаций коэффициентов КНП на переходную характеристику канала цветности исследовалось [5) с помощью математической модели дискретного канала цветности СЕКАМ. Отклонение коэффициента о вызывает обострение или затягивание цветовых переходов (рис.2.6,а). Изменение <1 создает скол вершин импульсов

Цбих-

2 Ъ1КС

Рис.2.6. Влияние вариаций хоэффициетов цифрового НШ на переходную характеристику канала цветности.

(рис.2.6,6). Если принять в качестве допустимого отклонение переходной характеристика на ± 256, то вариации коэффициентов КНП могут составлять: ¿с $ ±258; М $ ±0,558.

2-3.Частотные детектора В работе [1] обосновываются нормы на основные параметры частотного детектора (ЧД), проводится сравнительный анализ и даются расчетные соотнопения для всех основных типов ЧД, используемых в декодера СЕКАМ. Оптимизации схемотехники аналогового ЧД посвящена также работа [7].

Несколько работ соискателя посвящены выбору оптимального алгоритма демодуляции цифрового сигнала цветности СЕКАМ. В ходе исследований проводилась разработка новых алгоритмов и оптимизация существующих. При сравнении алгоритмов

использовались следующие критерии:

- систематическая ошибка вычисления девиации не более ±5 кГц;

- нелинейные искажения для максимальной девиации не более 1%;

- простота реализации (отсутствие операций умножения и деления значений отсчетов сигнала, минимальная разрядность во внутренних цепях);

- работоспособность при стандартной тактовой частоте 13,5 МГц.

Перечисленным требованиям удовлетворяют алгоритмы трех

демодуляторов - фазового детектора с итерационным вычислителем фазы, частотного детектора с вычислителем модуля и частотного детектора с логарифматором.

В цифровых фазовых детекторах вычисляется приращение фазы двух отсчетов дискретного ЧМ сигнала

v Д(р = <ro+ Af>

Девиация частоты определяется из соотношения:

if = k1(Аф + k2), (2.27)

где k1 = ; k2=2ic (1-n ^ ).

В известных схемных решениях, реализующих такой алгоритм, используется операция деления значеий двух текущих отсчетов, что вызывает сбои при нулевых значениях входного сигнала.

В работе [8] предложен цифровой фазовый детектор, в котором этот недостаток устранен. Демодулятор содержит фильтр, формируххций сопряженные по Гильберту последовательности отсчетов Xi и Yi, блок Б® вычисления фазы <р= arotg Y/т , блок восстановления квадранта ВВК, вычислитель разности фаз ВРФ, блок коррекции фазы ЕКФ и вычислитель девиации ВД.

В БВФ реализован итерационный алгоритм Волдера 1). Используются три группы вычислителей, каждая из которых содержит N итерационных ступеней, i-ая ступень вычислителей определяет (1+1)-ые значения сигналов: ,

Vi = v

xi+i = ч* 1 (2-28)

^141 = фа+ Ci,arotg2_:L где: 1С 1=1; sign с = sign Y ; i = 0,1,2..._

1) Voider I.E. The COKDIC Trigonometric Computing Technique. ШЕ Trans, on Electronic Сотр. 1959, v. EC-8, 3, p.330-334.

Третья груша вычислителей определяет значение угла <pi+1 в пределах первого квадранта. Исходное значение угла (константа) • составляет % /4. Елок ББК позволяет найти истинное значение угла в пределах ± 180°. йггаслитвль разности фаз ВРФ определяет приращение ЛФ мгновенной фазы за п тактов, например за период годна сущей.

На выходе БКФ выделяется сигнал Да , соответствующий истинной разности фаз двух отсчетов сигнала у, независимо ог того, в каких квадрантах они находятся.

Вычислитель девиации ВД обеспечивает работоспособность детектора, когда 1у=13,5 МГц и п=4.

kl =0,537; k2=2ic (1-4 - 0.539ТС.

Отсюда:

Af = 0,537 (Да - 0.539ТС).

Рассмотренный Щ имеет линейную демодуляционную характеристику, не дает сбоев при нулевых значениях отсчетов входного сигнала, работоспособен при Гт=13,5 МГц i- 4íQ. Погрешность вычисления девиации зависит от числа ступеней итерации в ЕВФ. Она не превышает ± 5 кГц, если К® содержит более 8 ступеней итерации.

Частотный детектор с вычислителен модуля [93 также содержит фильтр Гильберта . Сумматоры с секциями задержки образуют два нерекурсивных фильтра. Сигналы А и В с выходов этих фильтров поступают на вычислитель модуля:

Z = -/А2 + Б2 = 2Aq CosjW (rQ + Af)TJ Если fT=4f0, ТО Z - -2А- Sin-—-—-

К ДГ = - Агозап^ УА2 + В2 ] (2.29)

В -алгоритме предусмотрено вычисление знака девиации. Показано, что необходимая точность определения девиации обеспечивается без вычислителя функции у = Агобхп —. При этом 0

М =--так— УА2 + В2 (2.30)

^ о

- 23 -

Для максимальной девиации ± 300 кГц нелинейность демодуляционной характеристики не превышает 0.2S6.

=Л2 + в2

(2.31)

Разработан итерационный вычислитель функции использузздай алгоритм:

Ai+i= Ai - h- 2_i- Bi

Bi+1- Bt + q. 2"1. Ai,

где ({¿{и и signq» sign аг

С шхода последнего, n-го блока сншается сигнал

ивых = -/а2 + в2 . о

Демодуляционная характеристика ЧД симметрична и при t = 10 проходит через начало координат.

Итерационный алгоритм вычисления модуля достаточно быстро сходится. При числе ступеней итерации п>4 погрешность вычисления декзащга становится менее 1 кГц.

Если ttMtn , Cos'^-íS Ф о, a Sin 1.

Демодуляционная характеристика при этом смещается вдоль оси частот ж увеличиваются нелинейные искажения.

Проведена доработка ЧД, обеспечиваицая его работоспособность при tT Ф 4fo. При этом в состав оптимизированного ЧД И о] введены дополнительные сумматоры, вычитатель и умножители на коэффициента. Вычитатель формирует разность R = m F-n с. Показано, что если при fT 4fQ выбрать m=cos(2?c *0/*т> и n=Sin(27t íQ/tT), то искажения демодуляционной характеристики компенсируются, и девиация вычисляется в соответствии с выражением (2.30).

Чаото-тьгй детектор с логарифмагором 1) предусматривает

нормирование сигнала, но сбоев при ивх=о не возникает, так как операция деления заменена операцией вычисления разности логарифмов:

áf = (InZl- lnZl) а 1 (2.32)

1). Артюхов О.М.; Давыдов Л.И.; Хиздер В.А.; Шаиук Л.М. A.C. АС 1261080 ОТ 12.05.85.

; - 24 -

Демодуляцшнная характеристика такого ЧД линейна в широком диапазоне девиаций, а систематическая ошибка вычисления девиации определяется лишь разрядностью используемых звеньев. Относительно проста и аппаратная реализация алгоритма - в нем нет операций умножения и деления сигнала на сигнал.

ЧД нельзя применять при 4*0, в частности при *т=13,5

МГц. Нулевая точка демодуляционной характеристики получает приращение, превышающее аыпитуду полезного сигнала. Существенно увеличиваются нелинейные искажения.

В ходе исследований разработаны две модификации ЧД с логарифыаторама, обеспечивающие работоспособность при гт Ф 4Г0. В первой модификации [11] в состав ЧД введены фильтр Гильберта, сумматоры и умножители на коэффициенты тип. Если выбрать т=Сов(2тс х0/гт) и п=31п(21С *0/*т), то искажения демодуляционной характеристики при гт и 4*0 устраняются.

Вторая модификация ЧД (рис.г.7) не содержит фильтра Гильберта. В состав ЧД введены лишь два дополнительных умножителя на коэффициенты Х2 и КЗ.

Показано ; [12] , что если выполняется условие

Тп

К2 - КЗ =-- -2(1 + КЗ) Сов(21С -^2-), (2.33)

Г3?

то устраняется сдвиг демодуляционной характеристики.

Путем математического моделирования на ЭЕМ среди множества триад значений К1, К2 и КЗ, удовлетворяющих условию (2.33) была найдена такая триада, при которой нелинейные искажения снижаются до минимума.

Для г = 13,5 МГц оптимальные значения коэффициентов составляют:

К1 = 1,28906 3 1 + ? + зг" + Т58 К2 = 2,57471 з 2 + 1 + ^ . КЗ = 0,5625 = \ + -

Проведено сравнение оптимизированных алгоритмов ЧД. Все они обеспечивают требования, предъявляемые к ЧД СЕКАМ. ЧД с логарифматорами и тремя умножителями на коэффициенты наиболее прост в реализации. Он был использован в опытных образах СБИС цифрового декодера СЕКАМ.

иЬх >

сз

х )кг

" сз

У2

УО

+ а

ш

+ иг

В1 / ^

—

+ из

СЕ ——»

+

КЗ

X

> Убых

Рас, 2.7, Функциональная схема оптимизиробанного цафробого ЧД с логарифматорапи и тремя умножителями на коэффициенты.

- 26 -

2.4. Блок цветовой синхронизации СЕКАМ В работе [1] (раздел 2.2.а) сформулированы требования к блоку цветовой синхронизации (БЦС).

-ЕЦС должен поддерживать канал цветности во вклиненном состоянии и обеспечивать правильную фазу коммутации сигнала цветности при изменении его размаха в пределах дБ, при отношении сигнал-шум' ^ ю дБ и при выпадении отдельных сигналов цветовой синхронизации (СЦС);

-канал цветности не должен включаться при приеме черно-белых црограш или сигналов НТСЦ и ПАЛ.

При анализа БЦС предложено разделять его на два звана -дискриминатор СЦС и блок обработки СЦС. Показаны преимущества дискриминатора СЦС в виде частотного детектора. Рассмотрены метода реализации основных функций блока обработки СЦС -подавления помех, коррекции фазы коммутации сигналов цветности и включения канала цветности. Проведено сравнение двух вариантов выполнения БЦС - покадрового, с использованием стандартных СЦС, передаваемых в интервале гашения полей, и построчного, в котором функцию СЦС выполняют защитные пакеты поднесущей. Показано, что в построчном БЦС обеспечивается большее, чем в покадровом подавление помехи от сигнала ПАЛ.

Недостатки построчного ЩС - чувствительность к искажениям занятных пакетов поднесущей, возникающим при их демодуляции и относительная сложность схемотехника.

Практический вклад соискателя в части БЦС состоит в разработке схемных решений, обеспечивающих повышение помехозащи -ценности, упрощение настройки и эксплуатации декодера и их внедрении в серийные телевизоры.

В первых моделях цветных приемников применялись покадровые БЦС. Их недостатки - сложность настройки, взаимные помехи между цветоразностнымя сигналами и СЦС, а также недостаточная защищенность от импульсных и синусоидальных помех. В работах [13] и [14] , внедренных в телевизоры "Рубин 401-1" и "Рекорд 102" предложены схемные решения покадровых БЦС, исключавдие помехи между СЦС и цветоразноствыми сигналами.

В 1977 г. в состав унифицированных модулей для телевизоров 2-го поколения был внедрен покадровый БЦС, предложенный в

работах [15] и [16]. Его особенность - обеспечение защиты от синусоидальной: пшахи. Для этого электронный коммутатор канала цветности блокируется с помощью каскада совпадения в интервалах гашения полей. В результате демодулированныэ кадровые СЦС преобразуется в сигнал полустрочной частоты, первая гармоника которого выделяется полосовым фильтром, подавляющим помехи.

Эти решения были внедрены в телевизор УШЩГ~61и другие модели, где использовались унифицированные модули, а также в телевизор 2УСЦГ.

Схемотехника БЦС упрощается, если кадровые СЦС выделять с помощью отдельного частотного детектора. В 1979 г. в видеоконтрольное устройство на АРЗ был внедрен БЦС такого типа, предложенный в работах [17] , [13] . На частотный датактор поступает сигнал со входа электронного коммутатора. Поэтому демодулированвнЗ сигнал имеет форму волны полустрочкой частоты, которая обеспечивает синхронизацию коммутации сигналов цветности в декодере.

На ассамблее МККР в 1982 г. в связи с внедрением

телетекста было рекомендовано отказаться от покадровых СЦС и перейти к построчной цветовой синхронизации. 1).

Исследованию построчных БЦС посвящена работа [19] .

Разработаны схемные решения построчных БЦС с емкостным накопителем, нечувствительных к иснаггенш СЦС в результате отражений сигнала [20] , [21] , а также упрощающие требования к накопителю [22] .

Для коррекции фазы коммутации сигналов цветности используют два метода - подачу на установочный вход триггера дополнительного импульса или блокирование триггера. Оба метода не исключают необходимости повторной коррекции и сложны в реализации. В работе [23] предложено для коррекции фазы коммутатора инвертировать сигнал, поступающий от триггера. Такое решение существенно упрощает схемотехнику и обеспечивает коррекцию на первом цикле накопления.

Ряд работ соискателя посвящены совершенствованию БЦС для

1) &ЯСКР. Отчет С24-3. Характеристики телевизионных систем. ХУ-я пленарная ассамблея МККР. Киото, Япония, 1982.

цифровых декодеров. В работах [241 и [25] предложены алгоритмы и схемные решения БЦС, выполненных в виде логических автоматов.

Работой автомата управляют демодулированные СЦС. Они проходят на выход каскада совпадения только в режиме СЕКАМ (выполнение логического условия Х1 в программе рис.2.8). Логическое условие Х2 определяется фазой коммутации в декодере. В качестве накопителя используется реверсивный счетчик . В состоянии 84 производится коррекция фазы триггера и изменение направления счета. В состоянии а5 - включение канала цветности. Коды, соответствующие коррекции фазы и включению канала цветности вызывают срабатывание дешифраторов лишь при определенном направлении счета.Защита обеспечивается соединениями дешифраторов ДШ со входами каскадов совпадения.

БЦС, предложенный в работе [26] , управляется непосредственно цифровым цветоразностным сигналом. Аккумулятор АК (рис.2.9) осуществляет усреднение сигнала за несколько тактов и подавление шумов. Компараторы КШ1 выделяют уровни сигнала, соответствуйте демодулированным защитным пакетам цветовой поднесущей. Когда принимается сигнал СЕКАМ, на выходе схемы совпадения И формируются следующие через строку импульсы. В схеме накопления СН применен нереверсивный счетчик СЧ. Коммутатором в декодере управляет счетный триггер СТ. Если его фаза неправильна, импульс с выхода схемы накопления через триггер в и звено ИСКЛШАВДЕЕ ИДИ инвертирует сигнал от СТ. На кавдом цикле накопления подтверждается состояние выключателя цветности ВК.

С помощью математического моделирования проведено сравнение алгоритмов цифровых БЦС. Алгоритм [26] обеспечивает наибольшее подавление импульсных и синусоидальных помех. БЦС, выполненный в соответствии с рис.2.9 использован в опытных образцах микросхемы цифрового декодера СЕКАМ.

3- Исследование и разработка методов подавления искажений сигнала в декодере СЕКАМ

3.1. Разделение сигналов яркости и цветности Наиболее распространенный метод борьбы с перекрестными искажениями яркость-цветность - использование аналоговых

Начаяо

Рис. Р.8. Программа ра5огаы БЦС 6 бшЗе логического абгаомаш.

-зо-

Q=i

rk

кт

ГЦ

кип

IÇÎL.

с L

сч ЛЕШ

С

±1

DT

CT

.J

ОТ

CT

п

Í——3h

=1

fc/2

-> _П_Г

RS

EK

Рас. 2.9, Функциональная схема цифрового БЦС.

и

- 31 -

рвявкторного я полосового фильтров.

В работа [27] проведен анализ одно- и двухконтурного режекторных фильтров.

Получены выражения для передаточной функции одноконтурного реяектора:

|а(*)| = 10 а0-

+- 02х>

1 +

(3.1)

и характеристики ГВЗ

= -L.fi- + Ш ) (О ~ Д)(1 - ОР»2} (3 2)

Показано, что одноконтурный режокторный фильтр не позволяет получить удовлетворительный компромисс между требуемыми глубиной рекекции и полосой пропускания.

Проведен анализ двухконтурного режекторного фильтра. Найдены расчетные соотношения для вычисления передаточной функции:

(1 - с^г».,^)2* а2(у1 + г>„)2

i а(т) | - 10 1ё--р о р-2-— (3.3)

(В1 чг ^ у2 )^-нг (и1 вг+г^вз)

и характеристики ГВЗ:

сфг^вт+у^вг )в5- (у^вз+^-тша]

т (V) =-=-з--(3.4)

84 + В5

Условие равенства затухания на частотах рекекции: Е2 = Ш КЗ ((р2 - р1>/(р1 Ю - р2 И1))

Показано, что возможны два варианта выполнения релектора: 1) частота первого контура вше частоты зс2 второго. При этом конденсаторы в контурах могут быть выбраны с одинаковой емкостью 01=С2=(хг1р1)/2, а индуктивности катушек получаются разными: ы= р1 /г%г1; 12= ы^/^. 2) < Т2 .При этом одинаковыми могут быть индуктивности катушек Ь1=Ь2= р^/2%^. Емкости конденсаторов должны быть разными: 01=1/2тег 1р1; С2=с1 г2 /г|.

Разработаны програшы для расчета характеристик одноконтурного и двухконтурного режекторных фильтров.

Исследования показали, что в двухконтурном фильтре требуемая глубина режекции получается при существенно меньших добротностях контуров, чем в одноконтурном. Недостаток как одноконтурного, так и двухконтурного рекекторннх флльтров - значительная неравномерность характеристики ГЕЗ в полосе прозрачности, которая создает не симметрию и колебательный процесс в переходной характеристике. Рассмотрены особенности подавления искажений в режвкторных фильтрах с помощью всепропу екающих фазокорректирунцих цепей. Разработана математическая программа, позволяющая для заданного двухконтурного режекторного фильтра найти параметры корректора, обеспечивающего минимальную неравномерность характеристики ГШ в полосе прозрачности.

На базе требований к параметрам двухконтурного режекторного фильтра промышленностью разработан керамический режекторный фильтр СЕНАМ ((Ш1Р6-023), используемый в телевизорах 5-го поколения.

Исследованы некоторые талы дискретных режекторных фильтров. Разработан 128] линейно-фазовый режекторный фильтр, в котором коэффициент передачи на низких частотах не зависит от частоты режекции. Его передаточная функция имеет вид:

¡А(о))| = |К + 2(1 - К/2)Совшг|

Ф(и) = гх 1/ц (3-5)

При г = о а (и) = 2, независимо от к. Значение к определяет требуемую частоту рекекцяи:

2Соз (21С Т))

К = ~ 1- Соз(2к т?) ' (3-б)

гда ^ = *реК П1'

Исследована переходная характеристика этого фильтра, определящаяся его алгоритмом:

ивЫХ(1;)=(1~К/2) ШХ(1)+1ШВХ(^Т)+(1-К/2)ивх(^2г)+... (3.7)

Показано, что подавление режэктируемой части спектра сигнала вызывает искажения в виде Б-образного излома фронта передаваемого импульса , который увеличивается при понижении частоты режекции.

Разработан {293 джяфвтный, линейнофазовый многостандартный полосовой фильтр. Он состоит из четырех однородных звеньев с передаточными функциями вида:

| |А(0))| = |1 + 2 К Совпыт) (3.8)

ТПредлокев адаптивный рекекторный фильтр, уменьшающий потерю четкости [зо] . Частотный детектор в виде системы ФАПЧ формирует синусоидальный сигнал, частота которого равна частоте цветовой подаесущей. Этот сигнал проходит фильтр высокочастотных предфкажений и вычитается из полного цветового видеосигнала, подавляя составляющие цветности.

Разработан вертикальный гребенчатый фильтр СЕКАМ [31], [32]. Для уменьшения потери вертикальной четкости в нем предусмотрен линеЙкофазовый полосовой фильтр ПФ (рис.3.1), выделяющий участок спектра сигнала СЕКАМ, где передается составлящая цветности. Сушатор С1 и звенья задержки образуют гребенчатый фильтр с передаточной функцией |А(о)| = | 2Созо/г|. На выходе С1 формируется сигнал Ю (таблица 3.1). В строках, где фазы подаесущей в суммируемых сигналах сдвинуты на 180°, из содержит высокочастотную составляющую сигнала Еу. В строках с синфазными подаесущими, где разделения составляющих не происходит, переключается коммутатор К1, и на выход поступает сигнал 114 с подавленной подаесущей. На выходе вычитателя В1 выделяется сигнал цветности без высокочастотных составляющих сигнала яркости.

Было проведено математическое моделирование и экспериментальные исследования рассмотренного гребенчатого фильтра, подтвердившие его работоспособность. Фильтр может быть выполнен цифровым или аналоговым, когда в качестве линий задержки используются приборы с зарядовой связью

3.2. Восстановление площадок фиксации уровней черного в цветоразностных сигналах

При демодуляции защитных пакетов подаесущей (вспышек) формируются площадки в цветоразностных сигналах, соответствующие уровням черного. Эти площадки используются для фиксации уровней черного и для цветовой синхронизации (построчные БЦС). При передаче сигнала СЕКАМ, его перезаписи и демодуляции защитные пакеты подаесущей (вспышки) искажаются, что приводит и к искажениям площадок.

Основная причина искажений при демодуляции - подавление

Рис, 3,1,

Функциональная схема вертикального гребенчатого фильтра СЕКАМ,

- âi -

<r-

J

со <C

OC

<r

<c

a¿

i— CD 1 <=>

fc=;

<c <c <c >--

<T> ОЧ œ

>— Cif^

PQ

со oc

ca û; « .41 <tS w S ^

CO CD > otD Ú¿

СО

a rf zs

c; to a

oc <C

sD CÙ

<r

ю in

СЭ

de a; <C <E

U-> T

■ o es

ta oí en

С <П С

m ч- pJ

сз о IÄ С1

^"Ч х

ог СО QÍL ffi »

<С <Х С >!? <С

ru

L»

fö <П

■4-C3 CO Is /-Л eu 0

m cx. со

<C <r 4/ <C

ro ts: cu 0 S

Oí CO Oí

<r с <П

£2 S

VO

PQ

vO

ira in

.CT 4>— СЭ CO

PC».

Ctü

<n rr>

PQ

О ГН Ol ni ^ I—

ru <r>

II

OO ИЭ

подаесущей в кодирупцем устройстве в интервалах строчных синхроимпульсов. Подавление производится после фильтра ВЧ-предискаавний (ВП), что вызывает на выходе КВП приемника переходной процесс.

Проведено исследование влияния подавления цветовой подаесущей на форму деыодулированннх вспышек 133]. Использовалась математическая модель канала цветности СЕКАМ с дискретной обработкой сигнала. Вычислялся выходной сигнал канала цветности на границе двух смежных строк и Вд - Так как частоты покоя цветовой подаесущей не совпадают с центральной частотой КВП, рассмотрены два режима: переход от строки ^к Вд и от вв к Результаты вычислений для строки даны на рис.3.2. График 1 соответствует контрольному режиму, когда гашение подаесущей не производится. График 2 относится к стандартному рэЕяму канала с гашением подаесущей после Ш. Окончание интервала гашения происходит в момент времени 1;., , а начало активного интервала строки в момент хг- ишх - это сигнал на выходе канала цветности (после КПП). Как видно из графиков, переходной процесс включения подаесущей содержит начальный участок, где искажения весьма велики и соизмеримы с размахом выходного сигнала при максимальной девиации. Затем амплитуда переходного процесса уменьшается. Гак как частота 4,40625 МГц больше удалена от центральной частоты КВП, чем частота 4,25 МГц, искажение площадки фиксации в строке получается большим, чем в строке Бв . Даже к началу активного интервала строки 1>н переходной процесс полностью не заканчивается, и погрешность в уровне черного составляет около -10 кГц.

Таким образом, исследования показали, что применяемые в серийных микросхемах меры по уменьшению искажений баланса белого, например сдвиг участка фиксации уровня черного к концу вспышки, недостаточны.

Для уменьшения искажений демодулированных вспышек было предложено [343 , [351 внести изменения в кодирующее устройство СЕКАМ. Вводится вторая цепь гашения подаесущей в точке схемы до фильтра высокочастотных предыскажений. После интервала гашения на выходе ВП возникает переходной процесс включения подаесущей, имеющий форму выброса в начальной части

ибых

мб

-2004

Якгсибныа

Рис. 3,2, Перахобные процессы Ьключения бспыики с1

1- гашения нет

2- гашение после БП

3- Мебение синусоидального сигнала 8 проти&офсие

4- ослабление после ВП на 10 35

5- ватвниэ и после ВП

I

-и

I

Рис,3,3, Дейстбие корректора пере-хоЗного процесса.

вспышки. Так как ВП и КВП имеют комплексно-сопряженные передаточные функции, на выходе КВП искажения компенсируются, и в демодулированной вспышке выброс отсутствует. Поскольку дополнительный ключ создает на выходе ВП переходной процесс выключения поднесущей, который может исказить строчный синхроимпульс, в кодере сохранен ключевой каскад, не пропускающий этот переходной процесс в сумматор, где формируется полный цветовой видеосигнал. Оба ключа управляются одним и тем же стробиругщим имцульсом.

Экспериментальные исследования рассмотренного метода подтвердила создаваемый км положительный аффект. Хотя переходной процесс (график 5 на рис.3.2 ) не устраняется полностью (он вызван тем, что интервал гашения имеет конечную длину и за вто время не успевают полностью ослабнуть колебания на выходе КВП, вызванные сигналом цветности в предыдущей строке), однако он относительно быстро заканчивается, и в конце вспышки погрешность уровня демодулированного сигнала становится меньше 1 кГц.

Препятствием к практическому использованию рассмотренного метода оказались искажения, которые вносит дополнительный ключ в полный цветовой видеосигнал в виде выброса в начальной части вспышки, то есть сигнал получается отличным от принятого в стандарте.

Искажения демодулированных вспышек можно уменьшить, сохранив стандарт на сигнал СЕКАМ, но внеся изменения в декодер.

В ряде зарубежных патентов для уменьшения искажений площадок фиксации черного предложено вводить в сигнал цветности в декодере иа участках строчного гашения синусоидальный сигнал от специального автогенератора с частотой, равной частоте смодулированной поднесущей.

В ходе исследований было показано, что недостатком такого решения является отличив фазы вводимого синусоидального сигнала от фазы вспышки. Скачкообразное изменение фазы вызывает переходной процесс в КВП. Интенсивность этого переходного процесса получается максимальной при разности фаз сигналов 1во° (график з на рис.3.2). Время установления переходного процесса при этом оказывается еще большим, чем без введения дополнительного сигнала. Гак как фаза цветовой поднесущей

коммутируется в каждой третьей строке, разность фаз сигнала цветности и вводимого сигнала будет меняться от строки к строке, соответственно меняя и уровень демодулированной площадки фиксации, что создает искажения в виде разнояркости строк.

Чтобы устранить эти искажения, было предложено [36] вводить в канал цветности синусоидальный сигнал в период гашения по полям в течение нескольких строк. После демодуляции получается переходной процесс длительностью в несколько микросекунд, за которым следует постоянный уровень. Этот уровень запоминается в схеме фпссацни, а потом :вводится в сигнал, замещая в нем искаженные площадки фиксации в интервалах гашения строк.

Рассмотренное решение. обеспечивает достаточно точную {иксацшо уровней черного, но не устраняет искажения вспышек, влияющие на работу БЦС, и искажения уровня черного в начале активного интервала строк.

Если декодер обрабатывает дискретный сигнал, основная причина искажений площадок факсации такая же, как в аналоговом декодере -ударное возбуждение КВП. В одном из патентов фирмы ИТТ предложено заполнять интервал гашения в сигнале цветности синусоидальным дискретным сигналом, считываемым со специального ПЗУ 1) . Здесь вновь повторяется недостаток схемы с аналоговым автогенератором - разница фаз основного и вводимого сигналов вызывает переходные процессы на их границе. В работе [37] предложен компенсатор, устранявдий этот недостаток. Входной дискретный сигнал цветности поступает через устройство задержки и электронный коммутатор на вход КВП. Время задержки и выбирается таким, чтобы оно было близким к целому значению числа периодов цветовой поднесущей в строках Ов. Например, если при тактовой частоте т =13,5 МГц принять Т1 = 54 такта = 0,07407- 54 = 4,0 мкс, то это будет соответствовать 17,00 периода частоты 4,25 МГц. В интервале гашения вспышки коммутатор переводится импульсом от блока управления во второе положение. При этом на КВП поступает вспышка из прямого сигнала . Эта вспышка заполняет

1) Заявка Европейского патентного ведомства Л 0207180, кл. Н04М11/18 от 29.06.85 г.

часть паузы перед ведавшей в задержанном сигнале. Получается сигнал с удлиненной вспышкой. Так как обе вспышки - основная и вводимая строго сивфазвы и одинаковы по амплитуде, переходного процесса на их границе не происходит. Погрешность во времени срабатывания коммутатора на переходвой процесс не влияет. Чтобы и в строках Вд обеспечить синфазность основного и вводимого сигналов, предусмотрен второй коммутатор и второе устройство задержки.

Компенсатор обеспечивает увежчение примерно в два раза длительности защитного пакета Еоднесущей. Переходной процесс заканчивается в конце вводимой части вспышки, а ее основная часть денодудируется без искажений. При этом повышается точность фиксации уровней черного и устойчивость работы ЕЦС. На рнс.з-з показаны экспериментально полученные эшвры цветоразностного сигнала Бй_у на выходе канала цветности с включенным и выключенным компенсатором. Включение компенсатора устраняет переходной процесс.

Рассмотренный компенсатор использован в опытных образцах цифрового процессора СЕКАМ.

3.3. Перекрестные искажения мавду сигналами цветности и способы их уменьшения Перекрестные искажения - результат интерференции прямого и задержанного на строку сигналов цветности. Вызываются они паразитными связями меаду цепями канала цветности и эхо-сигналами в УЛЗ. На телевизионном изображении горе1фестные искажения проявляются в виде интерференционной помехи на окрашенных полях.

Перекрестные искажения в декодере СЕКАЫ исследованы в работе (38] .

Показано, что интерференция подаесущих создает паразитную фазовую модуляцию. При этом изменение частоты составляет

х 1+^+2Сов(21С^-крп+<Р0) аг

где: £ = — «1 - отношение сигнала к помехе, и С = £0- :ГП. п

дц> <3ф

На цветовых полях = ^г = о. Отсюда:

toe 2«B£Cos(2nñt-Kpn+ <pQ) (3-9)

Найдено выражение для перекрестной помехи в демодулированном сигнале

- = £ Щ (З.Ю)

Разность частот цветовой поднесущей б зависит от цветового тона и насыщенности рассматриваемого участка изображения. Эта зависимость исследовалась в системе координат ,

Цри этом сигнал цветных полос отображается в виде вектороградаы, вершины которой соответствуют плоским участкам сигнала, а соединяюцие их линии - цветовым переходам.

Найдено уравнение поверхности, соответствующей зависимости частоты биений от цветового тона и насыщенности:

1 + 1 = 1 . (3.11)

о

0,756 0,756

гда= V - £Во- а = -Ztf-' b = ~~Etf •

Поверхность 5 имеет вид плоскости (рис.3.4), пересекающей основание по прямой нулевых биений:

§-+f=1 (3.12)

Корректор низкочастотных предыскажений превращает плоскость S в цилиндрическую поверхность (v на рис.3.4), соответствующую распределению амплитуд перекрестных искакений в цветоразностных сигналах.

Пров е даны исследования перок р естных искажений методом экспертных оценок. Показано, что они наиболее заметны на насыщенных пурпурных полях.

Допустимый уровень перекрестных искажений составляет

тдо11= 20 log(Un/Uc) $ -35 дб (3-13)

Предложена методика измерения перекрестных искажений, вошедшая в ГОСТ 9021-88 и в технические требования к цветным телевизорам.

В ходе исследований разработан ряд схемных решений канала

Pue, 3,4, Зависимость перекрестных искажений от цбегпобого тона и насыщенности,

цветности СЕКАЫ,, которые обеспечивают уменьшение перекрестных искажений.

Предложенная соискателем концепция раздельной обработки сигналов цветности ик и и0 использована при создании микросхемы К174ХА1 для . телевизора УПИЩГ, что обеспечило низкий уровень перекрестных искажений.

В работе [39] предложен канал цветности СЕКАМ, в котором выходы электронного коммутатора соединены со входами двух сумматоров через две УЛЗ. Вторые входы сумматоров соединены со входами линий задержки через аттенюаторы. На линии задержки поступают разделенные сигналы Пн и 1ТВ . Поэтому эхо-сигналы не могут вызвать перекрестных искажений. Решение использовалось в профессиональном декодере.

Чтобы исключить перекрестные искажения, создаваемые электронным коммутатором, было предложено [40] перенести его на выход одиночного частотного детектора, а в качестве линии задержи использовать устройство, пропускающее низкочастотную часть спектра, например ПЗС. В 1977 г. был изготовлен действующий •макет такого канала цветности с применением экспериментальных образцов отечественных ПЗС [413 - В работе [42] предложен канал цветности, в котором на выходе электронного коммутатора включены два ПЗС на строку. Это решение, позволяющее строить многостандартные каналы цветности СЕКАМ-ПАЛ-НТСЦ получило в настоящее время широкое применение (микросхема УР5504БР01, разработанная в ПО "Кристалл" и микросхемы ашА8451, ТСА4661, выпускаемые фирмой Филипс).

Для оценки уровня исканений в канале цветности СЕКАМ соискателем был предложен метод [431 , основанный на использовании векторограммы цветоразностных сигналов. Было показано, что при наличии перекрестных искажений точки векторограммы, соответствующие первичным и дополнительным цветам, превращаются в окрукности или эллипсы . Измерив радиус окружностей, можно непосредственно определить уровень перекрестных искажений. Для проведения измерений нужен лишь осциллограф, имеющий вход ы как в е ртикального, так и горизонтального усилителей. В работе [44] метод векторограмм был распространен на оценку точности настройки КВП, частотного

детектора и нелинейных искажений в каналах цветности. В 1979 г. Фирма Томсон (Франция) внедрила метод векторограмн на своем заводе для оценки точности настройки приемников на конвейере. Для измерения искажений используются трафареты, на которые нанесены поля допусков, соответствующие разным видам искажений.

Главное достоинство метода векторограмм состоит в том, что настройщик по виду векторограшы может сразу комплексно оценивать качество настройки канала цветности и определять источники искажений.

3.4. Подавление искажений, создаваемых ультразвуковой линией задержки

В большинстве серийно выпускаемых отечественных телевизоров СЕКАМ преобразование последовательно передаваемых сигналов цветности . ой, ив в одновременные осуществляется с помощью ультразвуковой линии задержки (УЛЗ) на время одной строки. Специфика прохождения сигнала в УЛЗ, а также особенности стандарта СЕКАМ приводят к появлению на цветная изображении характерных искажений. Исследованию этих искажений, установлению норм на них, а также разработке методов их измерений и схемных решений согласующих цепей для УЛЗ, обеспечивающих уменьшение искажений, посвящена работа [453, и раздел 2.2.3 работы [1]. Показано, что основной причиной искажений являются эхо-сигналы, присущие всем УЛЗ. Предложено делить эхо-сигналы на две группы по времени прохождения. Эхо-сигналы, время прохождения которых кратно четному числу номиналов задержки ь=2т , а также некратные эхо- сигналы вызывают интерференцию составляющих и ив , что приводит к неустранимым перекрестным искажениям. Сигналы, время проховдения которых составляет -4 = (2п+1)г (например сигнал Зт ) создают интерференцию одноименных составляющих (ин с ^ и ив с ив ). Перекрестных искажений при этом не возникает, но из-за коммутации фазы поднесущей СЕКАМ появляется амплитудная модуляция сигналов цветности, вызывающая на изображении эффект разнояркости строк. Сигнал на выходе . УЛЗ ивых = !11 + из Бйгкр, где ф = ±2хГ0Аа. В декодерах СЕКАМ используются УЛЗ с номиналом задержки 63,943 ± 0,03 мкс. При этом наибольшая фазовая погрешность для сигнала зт;

составляет 270° [1] . Искажения максимальны, когда ф = о или 180°.

Ограничители в аналоговом канале цветности не подавляют полностью, а лишь ослабляют амплитудную модуляцию сигнала цветности. Поэтому для уменьшения искажений от эхо-сигналов применяют специальные технологические меры при изготовлении УЛЗ и электрическое согласование УЛЗ в декодере.

Проведенные исследования показали, . что в УЛЗ, предназначенных для декодеров СЕКАМ, эхо-сигналы эх должны подавляться не менее, чем на 26 дБ, а некратные отражения - на 35 дБ. На частотах электрического согласования шпедансов УЛЗ подавление сигнала зт дополнительно увеличивается. В декодерах СЕКАМ-ПАЛ.где согласующие цепи регулируют применительно к режиму ПАЛ, подавление сигнала зт в полосе частот 3,9-4,7 МГц должно составлять не менее 30 дБ.

Эти требования были учтены при разработке отечественных линий задержки УЛЗ 64-5 и УЛЗ 64-8.

Чтобы провести электрическое согласование УЛЗ, необходимо знать эквивалентную схему и частотные зависимости ее входных иммитансов. Электрические свойства пьезопреобразователя УЛЗ описываются эквивалентной схемой кварцевого резонатора.

В ходе исследований показано, что эта эквивалентная схема может использоваться и для описания свойств пьезопреобразователя, укрепленного на звунопроводе. Частотные зависимости проводимости такого преобразователя могут быть представлены круговой диаграммой. Особые точки кривой - частота последовательного is, параллельного fp резонанса и частоты где иммитанс максимален и минимален. Предложен метод определения по круговой диаграмме значений элементов эквивалентной схема УЛЗ.

Показано, что условие максимального подавления эхо-сигнала Зт отличается от условия согласования по мощности. Для нахождения значений элементов согласующих цепей предложено определять зависимости от частоты компонент Lc(i); (f) из условия минимума иу

Рассмотрены способы построения согласующего двухполюсника. Показано, что удовлетворительные результаты дает согласование по активной проводимости на двух частотах, близких к частотам

поднесущей при максимальной девиации- Реактивная составляющая входного импеданса УЛЗ согласуется на центральной частоте г . При этом достигается компромисс между полосой пропускания и уровнем эхо-сигналов. Такое согласование УЛЗ используется в большинстве декодеров.

В работе [46] было предложено для уменьшения искажений от эхо-сигналов инвертировать фазу цветовой подеесущей на входе канала цветности так, чтобы устранить коммутацию фазы подне сущей, создаваемую в кодере, разработана схемотехника такого канала цветности. Показано, что при постоянстве начальной фазы поднесущей в канале цветности не только устраняется разнояркость строк, вызываемая сигналом и3 , но и уменьшается заметность перекрестных искаганий.

3.5. Атартурная коррекция в канале яркости и в каналах цветоразностных сигналов.

Агартурный корректор в канале яркости компенсирует затягивание фронтов сигнала, вызываемое реяекцией цветовой составляющей. Фазо-частотная характеристика корректора должна быть линейной, а коэффициент передачи в области низких частот -независимым от регулировки АЧХ. Этим требованиям соответствует разработанный апертурный корректор [47] с дискретной обработкой сигнала. Глубина коррекции регулируется изменением коэффициента к умножителя. Передаточная функция фильтра в комплексной плоскости частот имеет вид:

|А(ш)| = 10 1£|1 + к(1-Сов2(ог)| (3.14)

При 1 = О |А(ю)| = 1, независимо от к. Изменение к от о до 1 обеспечивает подъем АЧХ на частоте 3,375 МГц до ю дб.

Корректор применен в опытных образцах СБИС цифрового видеопроцессора [4а].

Коррекция цветовой четкости в декодере СЕКАМ недостаточно эффективна из-за подавления выбросов в модулируквдах сигналах на передающей стороне. В работе [49] был впервые предложен восстановитель огранжченных выбросов в цветоразностных сигналах, представляющий собою адаптивный корректор низкочастотных предыскажений.

Более совершенный метод восстановления ограниченных выбросов в цветоразностных сигналах предложен в работе [50] . Сущность его состоит в том, что за время Дt прохождения ограниченного выброса производится накопление некоторого вспомогательного сигнала. Основной сигнал задерживается на время т > ди В момент прохождения его фронта начинается разрядка накопителя. Считанный с накопителя сигнал складывается с цветоразностным. В результате восстанавливаются ограниченные выбросы, причем их форма получается близкой к исходной. Метод позволяет выполнять корректор как с цифровой, " так и с аналоговой обработкой сигнала.

3.6. Совершенствование декодирования сигнала СЕКАМ в многостандартных декодерах

Развитие видеомапштофошой техники увеличивает потребность в многостапдартных цветных телевизорах, которые ранее выпускались лишь для целей экспорта. Многостандартный декодер должен обеспечивать надежное распознавание типа принимаемого сигнала и исключать взаимные помехи между узлами, соответствующими разным системам ЦТ.

В работе [1] показано, что возможны три концепции построения таких декодеров: 1. Использование автономных каналов цветности разных стандартов, подключенных параллельно к общей матрице ЕСВ. 2. Использование единого канала цветности, в котором под действием схемы распознавания стандартов осуществляется переключение цепей, обеспечивающее демодуляцию принятого сигнала ЦТ. 3- Использование конвертора СЕКАМ/ПАЛ или ПАЛ/СЕКАМ и одного канала цветности.

Достоинство первой концепции - возможность при необходимости выпускать на той же элементной базе одностандартный декодер простым исключением избыточных элементов, без переделки конструкции. Недостаток концепции - избыточность в части схемотехники, что удорожает декодер.

В декодере по второй концепции ряд узлов, в частности демодуляторы, являются общими для режимов ПАЛ и СЕКАМ. Переход от частотной демодуляции к синхронной осуществляется переключением цепей. Недостаток концепции повышенный . уровень перекрестных искажений. В частности, опорный генератор ПАЛ создает помеху для

. - 48 - - ..ч^- -

канала СЕКАМ. В то Ее время, при выключенном генераторе невозможно распознавание сигнала ПАЛ. В 1978 г. соискателем было 1 предложено решение, которое устраняет этот недостаток [51] -

Канал цветности содержит общий для двух стандартов входной усилитель и общие демодуляторы, которые можно переводить из ' режима СЕКАМ в режим ПАЛ изменением напряжения на входах ' : управления. В канале предусмотрены два раздельных блока цветовой синхронизации - СЕКАЫ и ПАЛ (в виде системы ФАШ с генератором опорного сигнала). Оба БЦС управляют общим выключателем цветности, напряжение на выходе которого обеспечивает включение демодуляторов и режекторных фильтров.

Особенностью канала цветности является введение в его состав блока управления , который в режиме поиска поочередно переключает канал в режимы демодуляции разных цветовых стандартов, а посла опознавания системы ЦЕ блокируется. Поскольку в режиме СЕКШ опорный генератор ПАЛ не функционирует, исключены взаимные помехи между цветовыми поднесущяш ПАЛ и СЕКАМ.

Предложенная концепция была представлена на заседании советско-французской рабочей группы по цветным телевизорам в 1979 г.

В 1983 г. ффма Филипс начала производство микросхемы -многостандартного канала цветности ТЮА4555, в которой использован рассмотренный принцип распознавателя стандарта. (Отечественный аналог К174ХА32.) , . . ' '

В работах [52], [53] предложены другие схемные решения двухстандартного канала цветности, с переключаемыми узлами.

Третья концепция построения двухстандартного канала цветности предусматривает использование конвертора, производящего транскодарование принимаемого сигнала. При этом сигнал ПАЛ проходит непосредственно на вход одностандартного канала цветности, а сигнал СЕКАМ предварительно обрабатывается в конверторе, где осуществляется его преобразование в сигнал "псевдо - ПАЛ".

Испытания телевизоров с конверторными декодерами показали, что в них возникает ряд характерных искажений сигнала, ухудшающих качество цветного изображения СЕКАМ.

В работе [54] были исследованы искажения сигнала в системе конвертор- канал цветности ПАЛ. Показано, что на выходах блока задержки ПАЛ сигнал "псевдо-ПАЛ" преобразуется в сигналы с квадратурной модуляцией, но не обеспечивается разделение компонент иц и»т Поэтому при неточной настройке блока задержки в синхронных детекторах возникают искажения в виде эффекта жалюзи. Допуск на этот вид искажений составляет примерно а ДБ (Аф^ 24°). Второй вид искажений вызван фазовыми сдвигами опорной по дне сущей в конверторе, например погрешностью формирования квадратурной составляющей опорного сигнала. При этом возникает нарушение цветового тона изображения. Допуск составляет Аф $ 5°.

В приемнике с конвертором отсутствуют перекрестные искажзния меяду сигналами цветности üR , CTß , характерные для декодера СЕКАМ, однако появляется новый вид искажений, вызванный интерференцией опорной годна сущей ПАЛ с остатками поднесущей СЕКАМ в сигнале, поступающем на модулятор. Так как в декодере ПАЛ нет амплитудных ограничителей и корректора низкочастотных предыскажений, зачгатность интерференционной помехи оказывается значительной. Предложена норма на эту помеху б -зб дБ. Интерференционная помеха уменьшается, если оптимизировать монтаж конвертора и улучшить параметры фильтра, подавляющего цветовую доднесущую в цвегоразностных сигналах на входе балансного модулятора.

За прошедшие годы разработано несколько конструкций конвертерных декодеров, в которых приняты меры по уменьшению рассмотренных искажений. Так, в микросхеме TDA3591 (отечественный аналог KPI02IXA3) в режиме СЕКАЫ матрица в блоке задержки ПАЛ переключается так, что образуется электронный кошутатор, разделяющий составляющие üR и uß сигнала "псевдо-ПАЛ".Это уменьшает заметность фазовых искажений. Однако требование к подавлению интерференционных искажений остается неизменным.

III. Заключение

1. Выполненная работа содержит законченный комплекс исследований, направленных на совершенствование и оптимизацию техники декодирования сигнала СЕКАМ в приемнике. Проведено обобщение имевдегося научного задела и решены научно-технические вопросы, имеющие важное народно-хозяйственное значение.

2. Разработана математическая модель канала цветности (ЗЕКАМ с дискретной обработкой сигнала. С помощь» модели исследованы переходные процессы в звеньях тракта и , обоснованы требования к параметрам узлов. - -

3. Проведена оптимизация корректора -высокочастотных предыскажений (КБП). В качестве критерия точности его настройки рекомендуется принять неравномерность в полосе частот 3,9 - 4,7 МГц разности характеристик ГВЗ исследуемого КБП и прототипа, заданного стандартом.

Показано, что в аналоговом телевизоре целесообразно использовать КВП в виде контура, так как при этом не требуется полосовой фильтр. Принятый допуск на уровень модуляции сигнала на выходе КВП и $ 10% соответствует А! ^ 30 кГц и Ах «г 330нс.

Разработаны математические программы, позволяйте оптимизировать параметры дискретного КВП. С помощью математической модели найдена связь мевду расстройкой КВП и искажением демодулированного сигнала. Обоснованы допуски на вариацию коэффициентов рекурсивной ветви фильтра.

Предложен метод построения цифрового КВП, обеспечивающий одновременно высокую точность формирования „ коэффициентов и устойчивость. Разработанный на базе этой методики КВП применен в опытных образцах цифрового процессора СЕКАМ.

4- Дана методика расчета аналогового корректора шзкочастотшх предыскажений (КШ). Разработаны программы, позволяющие оптимизировать коэффициенты и рассчитывать характеристики цифрового КНП. Обоснованы-допуски на коэффициенты фильтра.

5. Даны рассчетные соотношения для основных типов аналоговых частотных детекторов (ЧД) СЕКАМ. .

Исследованы существующие алгоритмы цифровых частотных детекторов СЕКАМ. Отмечены их основные недостатки - значительные систематические ошибки, в частности сбои при обращении в нуль значения входного сигнала, сложность реализации, нарушение работоспособности при использовании стандартной тактовой частоты 13,5 МГц. Разработаны новые алгоритмы цифровых ЧД» в которых уменьшены указанные недостатки.

- цифровой фазовый детектор с итерационным вычислителем функции ср = аго1^ у/х . Алгоритм обеспечивает линейную

демодуляционную характеристику, не чувствителен к амплитуде входного сигнала, работоспособен при использовании стандартного значения тактовой частоты;

- цифровой ЧД, основанный на вычислении модуля сигнала. Разработано две модификации ЧД - для произвольной тактовой частоты и для хт = 4Г0 . Вычисление модуля осуществляется итерационным методом. Для максимальной девиации + 350 кГц нелинейность демодуляционной характеристики не превышает 0,2£.

- Проведена оптимизация известного алгоритма дискретного 43 с логарифматорами, обеспечивающая его работоспособность при 13,5 МГц.

Сравнение рассмотренных алгоритмов ЧД, показало, что все они обеспечивают выполнение требований, предъявляемых к ЧД СЕКАМ, но наиболее прост в реализации алгоритм оптимизированного ЧД с логарифматораш. Этот ЧД использован в экспериментальных образцах цифрового процессора канала цветности СЕКАМ.

6. Сформулированы требования к блоку цветовой синхронизации (БЦС) телевизора. Проведено сравнение покадрового и построчного вариантов БЦС. Показано, что построчный БЦС менее чувствителен к помехам от сигнала ПАЛ. Разработаны новые оригинальные схемные решения ЕЦС, внедренные в серийные отечественные телевизоры.

7. Проведено исследование методов разделения сигналов яркости и цветности. Разработаны программы для ЭВМ, позволящие рассчитывать характеристики аналоговых режекторных фильтров, в том числе с использованием фазовых корректоров. Разработаны, промоделированы и внедрены в экспериментальную СБИС цифрового видеопроцессора все стандартный режекторный фильтр с дискретной обработкой сигнала и лшейнофазовый всестандартный полосовой фильтр. Предложен алгоритм и схемное решение вертикального гребенчатого фильтра СЕКАМ. Проведено математическое моделирование этого фильтра, подтвердившее его работоспособность.

8. Проведено исследование искажений площадок фиксации уровней черного в выходных сигналах канала цветности СЕКАМ. Показано, что переходной процесс, вызванный гашением поднесущей в кодере, захватывает всю площадку фиксации и распространяется на начало активного интервала строки, причем уровень искажений в строках Бд получается большим, чем в строках В в . Предложено несколько методов уменьшения таких искажений. С помощью

математического моделирования показано, что наименьшие искажения получаются, если запоминать защитный пакет по дне сущей и вводить его в интервал гашения синфазяо с имеющейся вспышкой. Предложено схемное решение, реализующее этот метод, которое применено в экспериментальных, образцах цифрового процессора СЕКАМ.

9. Исследованы перекрестные искажения между сигналами цветности. Выведено уравнение поверхности, отображающей зависимость перекрестных искажений от цветового тона и насыщенности рассматриваемого участка изображения. С помощью метода экспертных оценок показано, что наиболее заметны перекрестные искажения на насыщенных пурпурных полях. Предложена норма на степень подавления перекрестных искажений и методика их измерения, которая вошла в ГОСТ 9021-88.

Разработаны концепции построения канала цветности СЕКАМ, обеспечивающие уменьшение перекрестных искажений. Концепции использованы в серийных микросхемах.

Для комплексной оценки искажений цветорвзностных сигналов в канале цветности..СЕКАМ предложен метод векторограым.

ю. Исследованы искажения сигнала цветности СЕКАМ, вызванные ультразвуковой линией задержки (УЛЗ).

Показано, что причина искажений - интерференция задержанного сигнала с эхо-сигналами. Эхо-сигналы со временем распространения (2п+1)т; , где п = 1,2,3,...вызывают амплитудную модуляцию задержанного сигнала. Эхо-сигналы со временем распространения 2п% создают перекрестные искажения.

Исследовано электрическое согласование У® как метод уменьшения эхо-сигналов. Предложено согласовывать УЛЗ на центральной частоте по реактивной составляющей входного импеданса и на двух частотах - по активной составляющей. Отмечено различие условий согласования по мощности и по отражениям. Предложен метод нахождения значений согласующих элементов. Даны нормы на уровни эхо-сигналов. Материалы исследований использованы при разработке отечественных УЛЗ.

Разработан канал цветности СЕКАМ, в котором устранены искажения от эхо-сигналов (2п + 1)т и уменьшены перекрестные искажения. Для этого подавляется коммутация фазы цветовой подаесущей путем ее инвертирования.

11. Усовершенствованы методы коррекции четкости в каналах яркости и цветности. Разработан дискретный апертурный корректор

для сигнала яркости, обеспечивающий постоянство коэффициента передачи на низких частотах. Корректор использован в экспериментальных образцах СБИС цифрового видеопроцессора.

Для уменьшения потери цветовой четкости предложено восстанавливать ограниченные выброси в демодулированном сигнале СЕКАМ. Разработаны схемные решения аналогового и цифрового восстановителя выбросов.

12. Проведены исследования и разработки, обеспечившие уменьшение искажений в режиме СЕКАМ для многостандартных декодеров. Предложена 'концепция многостандартного декодера, работающего. в режимах "поиск-блокирование". Концепция использована в микросхемах TDA4555 , TDA4650 и К174ХА32.

Исследованы искажения сигнала в конверторном декодере. Даны рекомендации по их уменьшению.

IY. Перечень публикаций, в которых отражены наиболее существенные результаты диссертационной работы

1. Хохлов Б.Н. Декодирующие устройства цветных телевизоров// Москва, Радио и связь - 1992.

2. Хохлов Б.Н. Математическая модель цифрового канала цветности СЕКАМ//Техника средств связи. Серия Техника телевидения - 1988. - ВЫП.4 - С.39-52.

3. Хохлов Б.Н. Искажения сигнала в приемнике СЕКАМ при неточной настройке цепи коррекции ВЧ-првдыскажений//Вопросы радиоэлектроники. Серия Техника телевидения. - 1971.-Вып.2.-С.24-48.

4. Хохлов Б.Н. Оптимизация узлов цифрового декодера СЕКАМ// Техника средств связи. Серия Техника телевидения.-1986.-Вып.з.-С.17-27.

5. Хохлов Б.Н. О точности выбора значений коэффициентов в дискретных фильтрах коррекции предыскажений декодера СЕКАМ.//Техника средств связи. Сер.ТТ/АО "МНИТИ".-1993.-Вып.1.-С.16-22.

6. Елатшцев A.B., Курганов А.Н., Лубянов С.Н., Хохлов Б.Н. Корректор высокочастотных предыскажений для цифрового канала цветности СЕКАМ//Техника средств связи. Серия ТТ/ЦООНТИ "Экос".-

1989.-Вып.5.-С.19-23 -

7. Хохлов Б.Н., Шабельшков И.И., Мурасов Ю.В. Исследование

частотного детектора, выполненного по дифференциальной схеме// Вопросы радиоэлектроники.-Серия ТТ.-1975.-Вып.4--С.24-33.

8. A.C. 1238270 СССР, МКИ H04N11 /18/ШЙ>овой частотный детектор приемника СЕКАЫ/Б.Н. Хохлов, А.М.Малыкин.- 3613807/24-09 заявл.01.07.83; опубл. 15.06.86, Бюл..» 22. -••.

9. A.C. 1443210 СССР, МКИ ЖШ9/б4/Частотный детектор цветного телевизионного' приемника системы СЕКАМ/Б-Н. Хохлов.-

4079076/24-09; заявл.19.06.86; опубл.07.12.88, Бил. й 45.

10. A.C. 1580523 СССР, МКИ H03D3/00; Н04Л9/66/Частотный детектор./Б.Н.Хохлов.- 4424119/24-09; заявл.13.05.88; опубл.

23.07.90. Бш. й 27- :

11. A.C. 1663780 СССР, ШИ H04N9/64, НОЗВЗ/ОО/ Частотный детектор/Б.Н.Хохлов. - 4425112/09; заявл. 13.05.88; опубл.

15.07.91, Бюл. £ 26.

12. Артвхов О.М.; Давыдов Л.И.; Хохлов Б.Н. Об одном алгоритме демодуляции цифрового ЧМ-сигнала//Средства связи.-1989. -Вып.4.-С.43-46.

13. A.C. 22S070 СССР, ШИ шми/Декодирупцее устройство цветности телевизионного приемника/Б.Н.Хохлов.- 1128736/26-9; заявл.26.01.67. Нв публиковалось.

14. A.C. 250983 СССР, МКИ Н04Н/УстроЙство опознавания сигналов цветности для приемника цветного телевидения/Б.Н.Хохлов; И.И.Шабельников.- 1242037/26-9; заявл.23.05.68, опубл.26.08.69, Бш. JS 27. •

15. A.C. 333888 СССР, МКИ Н04И9/43/Декодирующее устройство/Б.Н.Хохлов; Е.З.Сорока.- 1455996/26-9; заявл.31.07.70. Не Публиковалось.

16. A.C.' 371856 СССР, МКИ H04N9/16/Декодируюцее устройство для приемника цветного телевидения системы СЕКАМ/Б.Н.Хохлов,-Е.З.Сорока.- 1434394/26-9; заявл.01.06.70. Не публиковалось.

17. A.c. 305829 СССР, МКИ Н04№/50/Декодирующее устройство для приемника цветного телевидения системы СЕКАМ/Б.Н.Хохлов; Е.З.Сорока.- 1295012/26-9; заявл.08.01.69. Не публиковалось

18. А.С.363225 СССР, МКИ H04N9/50. Декодирующее устройство для приемника цветного телевидения системы СЕКАМ/Б.Н.Хохлов; Е.З.Сорока.- 1317415/26-9; заявл.08.04.69; опубл.20.12.73, Бюл. ü 3.

19. Хохлов Б.Н. Пути совершенствования блока цветовой синхронизации цветного телевизора СЕКАМ//Техника средств связи.-

- 55 -

Серия ТТ.-1983.-Вып.З.-С.3-18.

20. A.C. 896793 СССР, МКИ H04N9/4-4. Устройство цветовой синхрониз ации/Б. Н. Хохлов; Е.З. Сорока.- 2787878/18-09; заявл. 26.06.79; опубл. 07.01.82. Бил. J6 1.

21. A.C. 1163488 СССР, МКИ H04N9/44. Устройство цветовой синхронизации/В.Н.Хохлов; Е.З.Сорока.- 2842860/24-09; заявл.23.11.79; опу0л.23.0б.85, Бюл. & 2322. A.C. 1169198 СССР, МКИ ГО4И9/44/Устройство цветовой

сивхронизации/Б.Н.Хохлов.г 3665664/24-09; заявл.23.11.83; опубл.23-07.85, БЮЛ. * 27.

23. A.C. 122Э303 СССР, МКИ Н04Н9/44/У0Тр0ЙСТВ0 цветовой гиихронизации/В.Н.Хохлов.- 3704937/24-09; заявл.27.02.84; опубл. 30.04.86, Бюл. » 16.

24. A.C. 1001502 СССР, МКИ Н04Ю/44/Устройство цветовой жвхронизация/Б.Н. Хохлов; Е.З. Сорока.- 3287425/18-09; ?аявл.18.05.81; 0публ.28.02.83, Бш. й 8.

25. A.C. 1085016 СССР, МКИ Н04Я9/44/Устройство цветовой яшхронизащш/Б.Н.Хохлов.- 3441242/18-09; заявл. 17.05.82; опубл. >7.04.84, Бш. *13.

26. A.C. 1753622 СССР, МКИ H04N9/44 /Устройство цветовой :инхронизации/Б.Н.Хохлов;Ю.В.Завалин; И.Ю.Турчин. 4.809.130109; аявл. 15.02.90; опубл.07.08.92, Бюл.£ 29.

27- Хохлов Б.Н.. Режекторные фильтры цветных елевизоров//Техника средств связи.- Серия ТТ.- 1937.- Вып.з.-.19-37.

28. Хохлов Б.Н. Дискретные фильтры для разделения сигналов ркости и цветности//Средсгва связи.-1989.-Вып.4.-С.39-43.

29. A.C. 1665548 СССР, МКИ H04N9/78/ Дискретный полосовой ш>тр сигнала цветности/ Б.Н. Хохлов. - 4607023/09, заявл. 1.11.88; опубл. 23.07.91, Бюл.й 27

30. A.C. 1172082 СССР, МКИ H04N11/18/Устройство разделения ггналов цветности и яркости/Б. Н. Хохлов.- 3681377/24-09; 1ЯВЛ.26.12.83; опубл.07.08.85, Бюл. Й 29.

31. А.С.1239895 СССР, МКИ Н04М9/77/Устройство для разделения сгналов яркости и цветности в декодере/Б.Н.Хохлов.- 3819213/24-|; заявл.30.11.84; опубл.23.Об.86, Бюл. »23.

32. A.C. 1478381 СССР, МКИ Н049/78/Устройство разделения ставляпцих яркости и цветности сигнала СЕКАМ./Б.Н.Хохлов.-08724/24-09; заявл.10.08.87; опубл.07-05-89, Бюл. * 17.

33. Хохлов Б.Н. Метода восстановления площадок фиксации уровней черного в демодулированных сигналах//Тезисы докладов научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития современной отечественной ТВ-техники". ВДНХ СССР, 15-16 марта 1990.-0.35,36.

34. A.C. 436455 СССР, ЫКИ Н04К9/08/КодарукЩ8е устройство системы СЕКАМ/ Б.Н.Хохлов; Е.З.Сорока.- 1826972/26-9; заявл.08.09.72; опубл.15-07.74, Бюл. £26.

35. Хохлов Б.Н., Сорока Е.З. Фиксация уровня черного в цветоразностных сигналах//Вопросы' радиоэлектроники.-Серия ТТ.-1975.-Вып.4.-С.42-46.

36. A.C. 832778 СССР, ЫКИ Н04Ы9/535/Канал цветоразностного сигнала цветного телевизионного приемника системы СЕКАМ/Е.Н.Хохлов.- 2772416/18-09; заявл.24.05.79; опубл.23.05.81, Бюл. £ 19.

37. A.C. 1573558 СССР, ИКИ H04N11/18/ Корректор высокочастотных предыскажений декодера " СЕКАМ/Б.Н.Хохлов.-4424117/24-09, заявл. 13.05.88; опубл. 23-06.90, Бюл. J6 23.

38. Хохлов Б.Н. Анализ перекрестных искажений в декодирующем устройстве приемника СЕКАН//Вопросы радиоэлектроники.-Серия ТТ.-ВЫП.5.-1969 Г.-С.125-138.

39. A.C. 307535 СССР, МКИ НО4Ю/5О/Д0КОДирупц00 устройство/Б.Н.Хохлов.- 1390459/26-9, заявл.26.12.69; опубл.21.06.71, Бюл. Ji 20.

40. A.C. 711703 СССР, МКИ Н04Н9/50/Декодирующ9е устройство телевизионного приемника системы СЕКАМ/Б.Н.Хохлов.- 2341799/1809, заявл.02.04.76; опубл.25.01.80, Бш. J6 3.

41. Хохлов Б.Н. Шабельников И.И. Исследование принципов построения декодирующего устройства СЕКАМ с применением

ПЗС//Техника средств связи.-Серия ТТ.-1977.-Вып.З.-С.75-89.

42. A.C. 500603 СССР, МКИ H04N9/50/ Блок цветности телевизионного приемника СЕКАМ/ Б.Н.Хохлов.- 2042390/26-9, заявл. 04.07.74; опубл. 25.01.76, Бш. » 3.

43. Хохлов Б.Н. Декодирующие устройства цветных телевизионных приемников//Москва.-Связь.-1973•-С.18-20; 53.

44. Хохлов Б.Н. Контроль цветовых параметров телевизора с помощью векторограмм цвэторазностнкх сигналов//Техника средств связи.-Серия ТТ.-1979 г.- Вып.3(17)-~С.84-90.

45. Хохлов Б.Н. Согласование ультразвуковой линии

задеркки//Вопроси радиоэлектроники.-Серия ТТ.-1968.-Вып.-С.99-128.

46. A.C. 1248078 СССР, МКИ Н04Н9/64/Канал сигнала цветности декодера СЕКАМ (его варианты)/Б.Н.Хохлов.- 3704935/24-09, заявл.27.02.84; опубл.30.07.88, Бюл. № 28.

47. A.C. 1573554 СССР, МКИ H04N5/14/Шфровой корректор формы амплитудно-частотной характеристики яркостного канала цветного телевизионного приемника/Ю.П.Деркач; Л.И.Давыдов; Б.Н.Хохлов.-4424107/24-09, заявл.13-05.еа-, опубл.23.06.90, Бш. й 23.

48. Хохлов Б.Н. Цифровой декодер цветного телевизора// Техника средств связи.- Сер. ТТ.- 1991.- Вып. 4.- С. 11-22.

49. A.C. 320951, СССР, МКИ H04N9/16/Усилитель цветоразностного сигнала/Б.Н.Хохлов; И.И.Шабельников.-1398775/26-9, заявл.23.01.70; опубл.04.11.71, БЮЛ. # 34.

50. A.C. 1533019 СССР, МКИ Н04М9/б4/Способ коррекции демодулированного цветоразностного сигнала и устройство-для его осуществления/Б.Н.Хохлов.- 4246339/24-09, заявл.15.05.87; опубл. 30.12.89, Бш. Ä 48.

51. A.C. 944161 СССР, МКИ Ш4Н9/50/Декодирунцее устройство СЕКАМ-ЛАЛ/Б. Н.Хохлов.- 2674584/18-09; заявл.12.10.78; опубл. 15.07.82, Бш. Л 26.

52. A.C. 766040 СССР, МКИ Н04ВД/50/Устройство для декодирования сигналов ПАЛ-СЕКАМ/Б.Н.Хохлов.- 2623893/18-09, заявл.20.06.78; опубл.23-09.80, Бюл. № 35.

53. Хохлов Б.Н. Принцип построения декодера ПАЛ-СЕКАМ с улучшенными характерисгиками//Радио и телевидение (0ИРТ).-1980.-1.-С.35-37.

54. Хохлов Б.Н. Исследование особенностей приема сигнала СЕКАМ на телевизор ПАЛ с помощью конвертора.//Вопросы радиоэлектроники.-Серия TT.-197 3 --Вып.3 --С.84-99■