Телевiзiйний приймач з можливiстю прийому сигналiв у форматi MPEG-2
РЕФЕРАТ
Дипломний проект мiстить основну частину на 103 аркушах, таблиць 15, iлюстрацiй 15.
Перелiк ключових слiв: телевiзiйний приймач, тюнер, супутникове телебачення, конвертор, фiльтр, пiдсилювач промiжноi частоти, змiшувач, гетеродин, синтезатор напруги, квадратурна фазова модуляцiя, MPEG-2. Об'iктом проектування i телевiзiйний приймач з можливiстю прийому сигналiв у стандартi MPEG-2.
Метою роботи i розробка телевiзiйного приймача з можливiстю прийому сигналiв у стандартi MPEG-2 i полiпшеними характеристиками вiдтворення зображення.
Методом дослiдження i теоретичне дослiдження можливостей побудови телевiзiйного приймача з можливiстю прийому сигналiв до стандартi MPEG-2, частотою кадрового розгорнення 100Гц, функцiiю Влкартинка в картинцiВ».
В результатi виконання дипломного проекту розробленi функцiональна i структурна схеми телевiзiйного приймача з можливiстю прийому сигналiв до стандартi MPEG-2, принципова схема тракту обробки вiдеосигналу, розрахованi ланцюги придушення звуковоi складовоi для тракту обробки вiдеосигналу, перетворювач напруги живлення на стабiлiтронi, коливальний контур генератора, керованого напругою. Розраховано дiльник напруги для вiдеопiдсилювача. Розроблено друковану плату тракту обробки вiдеосигналу.
Область застосування: прийом сигналiв супутникового цифрового, супутникового аналогового, а, також, наземного ефiрного i кабельного вiщання
ЗМРЖСТ
Перелiк умовних позначок i скорочень
Вступ
1 Аналiтичний огляд
1.1 Стандарти супутникового телевiзiйного вiщання
1.2 Аналоговий метод передачи з ЧМ
1.3 Телевiзiйний сигнал з тимчасовим подiлом компонентiв
1.4 Передача сигналiв у цифровiй формi з стиском
1.5 Засекречування ТВ сигналiв
1.6 Аналоговий супутниковий приймач
1.7 Цифровий супутниковий приймач
1.7.1 Схемотехнiка цифрових супутникових приймачiв
1.7.2 Технiчнi характеристики цифрових супутникових приймачiв
1.8 Цифровий стандарт DiSEq
2 Синтез функцiональноi схеми
2.1 Структурна схема телевiзiйного приймача
2.2 Функцiональна схема
2.2.1 Тракт прийому аналагового супутникового вiщання
2.2.2 Тракт прийому наземного й ефiрного i кабельного вiщання
2.2.3 Тракт прийому цифрового супутникового вiщання
2.2.4 Демодуляцiя й обробка вiдеосигналу
2.2.5 Демодуляцiя й обробка сигналу звуку
3 Розрахунки, що пiдтверджують працездатнiсть пристрою
3.1 Розрахунок режекторних фiльтрiв придушення звуковоi складовоi в каналi обробки зображення
3.2 Розрахунокпонижуючого перетворювача на стабiлiзаторi
3.3 Розрахунок коливального контуру генератора керованого напругою
3.4 Розрахунок дiльника напруги для вихiдного вiдеопiдсилювача
4 Економiчна частина
4.1 Аналiз ринку
4.2 Оцiнка рiвня якостi
4.3 Розрахунок собiвартостi
4.4 Визначення цiни
4.4.1 Визначення цiни виготовлювача
4.4.2 Визначення лiмiтноi цiни
5 Охорона працi
5.1 Аналiз умов працi
5.1.1 Повiтряне середовище робочоi зони
5.1.2 Освiтлення
5.1.3 Шум
5.1.4 Вiбрацiя
5.2 Розробка заходiв щодо охорони працi
5.2.1 Органiзацiя робочого мiсця
5.2.2 Розрахунок кiлькостi шкiдливих речовин, що видiляються в робочу зону при пайке
5.2.3 Електробезпечнiсть
5.2.4 Заходи для забезпечення пожежноi безпеки
Лiтература
ПЕРЕЛРЖК УМOBHИX ПОЗНАЧЕНЬ РЖ СКОРОЧЕНЬ
АМ - амплiтудна модуляцiя;
АР - амплiтудний разветвитель;
АРП - автоматичне регулювання пiдсилення;
АЦП - аналого-цифровий перетворювач;
БВСЯ - блок видiлення сигналу яскравостi;
БЗСЯ - блок затримки сигналу яскравостi;
ВФ тАУ вiдновлюючий фiльтр ;
ГКР - генератор кадрового розгортки;
ГОП - генератор опорноi пiднесущоi;
ГРР - генератор рядковоi розгортки;
ГКН - генератор, керований напругою;
ГФ - гребенчатий фiльтр;
ДТТ - декодер телетексту;
ДК - дистанцiйне керування;
РЖКМ - iмпульсно - кодова модуляцiя;
РЖМС - iнтегральна мiкросхема;
КВК - картинка в картинцi;
КГ - кварцовий генератор;
МК - мiкроконтролер;
МККР - мiжнародний комiтет з питань радiозв'язку;
МШУ - малошумящий пiдсилювач;
i - смуговий фiльтр;
ПКТС - повний кольоровий телевiзiйний сигнал;
ПЧ - перетворювач частоти;
СБТВ - супутникове безпосереднi телевiзiйне вiщання;
ССРЖ - селектор синхроiмпульсiв;
i - синтезатор частоти;
ПБШН - пiдсилювач безшумного настроювання;
ПП - пiдсилювач потужностi;
ПО - пiдсилювач-обмежник;
ППЧ - пiдсилювач промiжноi частоти;
ФАПЧ - фазове автопiдстроювання частоти;
ФНЧ - фiльтр нижнiх частот;
ЦАП - цифро-аналоговий перетворювач;
АЦП - аналого-цифровий перетворювач;
ЧД - частотний детектор;
ЧМ - частотна модуляцiя;
МАС - multiplexing analogue components;
MPEG - motion picture expert grour .
ВСТУП
До дiйсного часу на Украiнi досягнуть значний прогрес у розвитку вiщальноi телевiзiйноi мережi. Уся територiя охоплена мережею потужних передавачiв, що дозволяють подавати населенню 2-3 загальнодержавнi програми. Сформовано мережу мiсцевого ( обласного i районного) вiщання, що додаi до загальнодержавних програм ще 3-9 програм. Практично у всiх мiстах побудованi багатоканальнi кабельнi мережi, здатнi забезпечити 20 i бiльш вiщальних програм з високою якiстю.
Однак на сучасному етапi розвиток телевiзiйного вiщання характеризуiться розширенням використання супутникових систем зв'язку, що пояснюiться рядом iхнiх незаперечних переваг.
Сучасне телебачення орiiнтоване на використання аналогових сигналiв стандартiв РAL, NTSC, SECAM, причому забезпечення високоi якостi прийому сигналiв сполучено зi значними технiчними i економiчними труднощями, обумовленими створенням мережi ретрансляторiв.
Покращити ситуацiю стало можливо лише завдяки використанню супутниковоi ретрансляцii, при якiй забезпечуiться охоплення великих територiй i використання переданого сигналу необмеженим числом прийомних установок. Ще одним важливим фактором i економiчнiсть. Подальший розвиток аналогових методiв уже не в змозi забезпечити скiльки-небудь серйозного полiпшення якостi телевiзiйного сигналу, до якого пред'являються всi зростаючi вимоги. Це приводить до необхiдностi використання цифрових методiв i, як наслiдок, рiшення головноi проблеми цифрового телебачення - скорочення надмiрностi телевiзiйного сигналу.
У даному дипломному проектi розробляiться пристрiй, що поiднуi в собi функцiональнi можливостi супутникового аналогового, супутникового цифрового приймачiв i приймача наземного вiщання. Можливо, розроблювальне пристрiй у чомусь програi окремим компонентам, що виконують аналогiчнi функцii, але його унiверсальнiсть i тим фактором, що дозволяi зробити припущення про його конкурентноздатнiсть на ринку.
1 АНАЛРЖТИЧНИЙ ОГЛЯД
1.1 Стандарти сигналiв супутникового телевiзiйного вiщання
Стандартом телевiзiйного сигналу називають сукупнiсть визначальних його основних характеристк, таких як спосiб розкладання зображення, число рядкiв i кадрiв, тривалiсть i форма синхронiзуючих i гасящих iмпульсiв, полярнiсть сигналу, рознос мiж несущими частотами зображення i звукового супроводу i метод модуляцii останньоi, параметри передспотворюючого кола звукового сигналу й iн.
По способу передачi сигналiв кольоровостi розрiзняють три системи кольорового телебачення: SECAM, NTSC i РAL.
Системи SECAM, NTSC i РAL були розробленi для наземних ТВ мереж, що використовують амплiтудну модуляцiю (АМ) несущоi зображення, i не придатнi для супутникових каналiв, де основний i частотна модуляцiя (ЧМ). При проходженнi ЧМ сигналу через тракти з нерiвномiрною амплiтудною i нелiнiйною фазовою характеристикою виникають перехреснi спотворення сигналiв яскравостi i кольоровостi, що погiршують якiсть зображення. до того ж через трикутний спектр демодулированного шуму при ЧМ сигнали кольоровостi виявляються в областi пiдвищеноi спектральноi щiльностi потужностi шуму, що знижуi завадостiйкiсть прийому цих сигналiв.
У багатьох краiнах проводилися пошуки нових методiв формування ТВ сигналу, вiльних вiд зазначених недолiкiв. Найкращих результатiв домоглися вiд цифрових методiв передачi. Однак для передачi кольорового ТВ зображення з високою якiстю швидкiсть цифрового потоку повинна складати бiльш 200 Мбiт/с, що значно перевищуi пропускну здатнiсть типового ствола супутникового ретранслятора зi смугою пропускання 27..36 :МГц. як компромiс для першого поколiння iвропейських систем безпосереднього телевiзiйного вiщання був розроблений i прийнятий комбiнований цифроаналоговий стандарт iз почерговою передачею на перiодi активноi частини рядка стиснутих у часi аналогових сигналiв яскравостi i кольоровостi, що одержав назву МАС (Multiplexing Analogue Components - ущiльнення аналогових компонентiв) [ 16] . Сигнали звукового супроводу, синхронiзацii, службова i додаткова iнформацiя передаються в цифровiй формi. У залежностi вiд обраного способу передачi звуку i даних розрiзняють стандарти В-МАС, С-МАС, D- i D2-MAC.
Наприкiнцi 80-х рр. був створений алгоритм цифрового стиску, що дозволяв передати високоякiсне зображення зi швидкiстю 7..9 Мбiт/с, зображення вiщальноi якостi - зi швидкiстю 3,5..5,5 Мбiт/с i кiнофiльм зi швидкiстю не бiльш 1,5 Мбiт/с. На основi цього алгоритму Мiжнародна органiзацiя стандартизацii прийняла два стандарти обробки ТВ зображення: MPEG-1 для телебачення з невисокою дозволяючою здатнiстю i прогресивною розгорткою (компакт-диски, комп'ютернi iгри, мультимедiа) i MPEG-2 для вiщального телебачення з черезрядковою розгорткою. Подальшим розвитком MPEG-2 став iвропейський стандарт цифрового ТВ вiщання (DVB), що мiстить норми на параметри модуляцii, кодування i передачi по каналах зв'язку.
1.2 Аналоговий метод передачi з ЧМ
Частотна модуляцiя вимагаi в порiвняннi з амплiтудною модуляцiiю, використовуваноi в наземному вiщаннi, iстотно меньшоi потужностi передавача, що особливо важливо для супутникових систем. Перевагами ЧМ i також невисокi вимоги до лiнiйностi амплiтудноi характеристики тракту i можливiсть роботи вихiдного каскаду супутникового передавача в режимi насичення, у якому досягаiться високий КПД [17].
При передачi ЧМ девиацiя частоти несущоi вибираiться виходячи зi смуги пропущення ВЧ тракту таким чином, щоб уникнути спотворень переданого сигналу, зв'язаних з вiдсiканням частини його спектра. Перехреснi завадиви проявляються в спотвореннях типу "диференцiальне посилення" i " диференцiальна фаза ". Для зменшення цих спотворень застосовуiться рекомендована МККР лiнiйна обробка.
Поряд з лiнiйними передспотвореннями сигналу зображення в супутникових системах iнодi, застосовують нелiнiйну обробку , що полягаi в обмеженнi розмаху передспотвореного сигнала за рахунок вiдсiкання коротких викидiв, що вiдповiдають крутим фронтам вихiдного сигналу. При сигналi SECAM припустиме обмеження на 2..3 дБ, на таке ж значення можна збiльшити девiацiю частоти i вiдношення сигнал/шум на виходi каналу.
Сигнал звукового супроводу телебачення в традицiйних системах iз ЧМ передаiться звичайно разом iз сигналом зображення на частотi, що пiднесе, розташованоi вище його спектра [16]. для досягнення необхiдноi завадозахищеностi передача здiйснюiться методом частотноi модуляцii пiднесущоi, причому девiацiю частоти паднесущоi вибирають, як правило, бiльшою, нiж у наземному телебаченнi - до 100 i навiть 150 кГц. Значення пiднесущоi також вище i складаi 7,0..7,5 МГц при смузi вiдеосигналу 6 МГц, 5,8..6,8 МГц при смузi 5 МГц i 5..6 МГц при смузi 4,2 МГц, що дозволяi зменшити перехiднi завади з каналу зображення в канал звукового супроводу i полегшити вимоги до фiльтрацii сигналiв.
Для пiдвищення завадостiйкостi передачi звукових сигналiв, як i в наземному телебаченнi, застосовують частотнi передспотворення - пiдйом верхнiх частот переданого повiдомлення.
При необхiдностi передачi разом iз сигналом зображення бiльш нiж одного звукового сигналу (звукове вiщання, звуковий супровiд на iноземних мовах, стереозвук) використовуiться декiлька пiднесущих частот, розташованих вище спектра вiдеосигналу. РЗхнi число обмежене виникненням перехресних завад i погiршенням якостi ТВ зображення через зменшення частки девiацii несущоi, приходящейся на вiдеосигнал. Практично з задовiльною якiстю вдаiться передати два-чотире додаткових сигнала. Наприклад, у супутникових ТВ каналах, органiзованих через iвропейськi РЖСЗ Eutelsat II i Astra поряд з основним каналом звукового супроводу сформованi ще до чотирьох високоякiсних звукових каналiв, використовуваних для передачi монофонiчних чи стереофонiчних програм [17].
Компандування застосовуiться для пiдвищення завадостiйкостi передачi звукових сигналiв. Воно маi на увазi стиск динамiчного дiапазону переданого сигнала вiдповiдно до змiни обгинаючоi звукового сигнала i вiдновлення вихiдного динамiчного дiапазону на прийомi. Розрiзняють "керованi" компандери, у яких iнформацiя про вихiдний динамiчний дiапазон передаiться в окремому каналi керування, i "некерованi", у яких ця iнформацiя мiститься в переданому сигналi.
Виграш у завадозахищеностi завдяки компандуванню досягаi в середньому 12..13 дБ при наявностi сигналу i по 20 дБ паузi сигналу.
Бiльш ефективним енергетично i вiльним вiд перехресних завад способом передачi декiлькох звукових сигналiв i передача на пiднесущей у дискретнiй формi. Сигнали окремих каналiв перетворяться в цифрову форму i поiднуються (мультiплексуються) у загальний цифровий потiк, що модулюi по фазi пiднесущу частоту, розташовану вище спектра вiдеосигналу. Пiднесуща 5,73 МГц модулюiться цифровим потоком з швидкiстю 2,048 Мбiт/с, що мiстить РЖКМ звуковi сигнали, iмпульси корекцii помилок, контрольнi iмпульси. у системi утворяться або чотири звукових канали зi смугою 15 кГц, або два канали дуже високоi (студiйноi) якостi зi смугою 20 кГц.
1.3 Телевiзiйний сигнал з тимчасовим подiлом компонентiв
У системах типу МАС аналоговi сигнали яскравостi i кольоровостi стискуються в часi i передаються по черзi, що дозволяi уникнути перехресних перекручувань сигналiв яскравостi i кольоровостi, знизити шуми в каналi кольоровостi завдяки перекладу його в область низьких частот, пiдвищити здатнiсть зображення, що дозволяi, за рахунок бiльш широкоi смуги частот сигналiв яскравостi i кольоровостi. Стиск аналогового сигналу здiйснюiться стробiрованiiм сигналу з деякою тактовою частотою, перетворенням вiдлiкiв у цифрову форму , нагромадженням iх у буфернiй пам'ятi, прискореним зчитуванням з новоi, бiльш високою тактовою частотою i зворотним перетворенням в аналогову форму [ 16] .
Звуковi сигнали перетворяться в цифрову форму i передаються в iнтервалi зворотного ходу лучачи. Вища частота в спектрi звукового сигнала складаi 15 кгц частота стробирования обрана рiвноi 32 кгц. у залежностi вiд вимог до якостi звучання використовуiться лiнiйне аналогоцифрове перетворення з точнiстю 14 бiт/вiдлiк або майже миттiве компандування з точнiстю 10 бiт/вiдлiк, завадостiйке дворiвневе кодування забезпечуi ефективний захист вiд помилок. Швидкiсть цифрового потоку в рiзних варiантах складаi вiд 352 до 608 Кбiт/с.
Для каналiв з цифровою передачею звуку рекомендовано використовувати передспотворюючi контури. Вважаiться, що передспотворення зменшують суб'iктивне сприйняття шумiв квантування i запобiгають погiршенню якостi при низьких вiдношеннях сигнал/шум.