§ 6.5. Селекция и обработка сложных сигналов синхронизации

Используемые в вещательном телевидении форма синхронизирующих посылок и способ их передачи ниже уровня черного за счет сокращения динамического диапазона сигнала изображения сложились на раннем этапе развития телевизионной техники. В дальнейщем громадный парк телевизионных приемников и просмотровых устройств, рассчитанный на работу со стандартным сигналом, практически полностью исключил возможность совер-щенствоваиия структуры сигнала синхронизации. Поэтому областью применения новых предложений по форме и способу передачи синхронизирующих посылок стали прикладные телевизионные системы, звенья вещательной телевизионной системы, рассчитанные на работу с регенерацией синхронизирующих посылок перед вещанием и вновь разрабатываемые системы с новыми принципами построения телевизионного сигнала, такие, как система высококачественного телевидения с увеличенным числом строк в кадре и временным уплотнением сигналов яркости и цветности.

Одной из основных задач при соверщенствовании синхронизирующих посылок в аналоговых телевизионных системах является использование всего динамического диапазона канала связи для передачи сигналов изображения. Работы в этом направлении привели к размещению синхронизирующих посылок в диапазоне изменения размаха телевизионного сигнала, ограниченном уровнями; черного и белого. Форму синхронизирующих посылок при этом усложнили и выбирают такой, чтобы вероятность появления сигналов изображения такой формы была минимальной.

При передаче сигналов синхронизации в одном динамическом диапазоне с сигналом изображения на 25-30% увеличивается размах сигнала изображения, в 3-4 раза возрастает размах синхронизирующих посылок. Первые предложения по совмещению-динамического диапазона сигнала изображения и синхронизирующих посылок в виде радиоимпульсов, со стабильной частотой колебаний, близкой верхней граничной частоте полосы пропускания видеотракта, дали хороший результат и используются и в настоящее время. Позднее получили применение радиоимпульсы с частотно-модулированными колебаниями и кодовые последовательности,, относящиеся к сложным сигналам, т. е. сигналам с большой базой. Базой сигнала принято называть произведение FT, где F - ширина спектра сигнала; Т - длительность сигнала. Селекцию сложных сигналов осуществляют с помощью фильтров, оптимизирующих отношение сигнал-шум. Выходной сигнал таких фильтров описывает корреляционная функция входного сигнала. Корреляционные функции простых синхронизирующих сигналов с малой базой имеют вид импульсов с малой крутизной фронтов и большой длительностью, превышающей длительность посылок. Так, прямоугольный импульс превращается оптимальным фильтром в импульс тре-

угольной формы, максимальное значение которого совпадает по времени с задним фронтом, а длительность фронтов - с длительностью входного импульса.

Такой же сигнал получают после детектирования выходного сигнала оптимального фильтра при синхронизирующих посылках в виде пакетов колебаний постоянной частоты. Корреляционные функции и, следовательно, отклик оптимального фильтра на сложные сигналы имеют вид узких импульсов с длительностью, близкой \IF. На выходе оптимального фильтра в каждом таком импульсе концентрируется вся энергия синхронизирующей посылки. Сложные сигналы называют также широкополосными или шумоподоб-ными. Последнее название обусловлено широким непрерывным спектром одиночных посылок, напоминающим спектр шума. Примером могут служить частотно-модулированные посылки, формируемые неминимально-фазовыми цепями. Спектр этих сигналов в полосе пропускания телевизионного канала близок к равномерному и имеет сходство со спектром «белого» шума.

Передаточная функция оптимального фильтра является функ-щией, комплексно-сопряженной со спектром сигнала. Имея в виду такое согласование передаточной функции фильтра со спектром сигнала, оптимальные фильтры называют также согласованными фильтрами.

Амплитудно-частотная характеристика оптимального фильтра и спектр сигнала описываются одинаковыми функциями, а фазы гармонических составляющих смещаются фильтром так, что их максимумы совпадают в конце посылки.

Так как спектр входного сигнала и{1)3(ш)= j a(,t)e~" df

- во

передаточную функцию согласованного фильтра определяет выражение

где Т - длительность входного сигнала.

Импульсная характеристика согласованного фильтра является зеркальным отображением входного сигнала: h{t)=au{T-t). Если имеются два фильтра Oi и Фг с импульсными характеристиками соответственно hi(t) и h2(t) (рис. 6.11), то при использовании первого фильтра в качестве цепи, формирующей синхронизирующую посылку как отклик на узкий импульс (имитация б-им-пульса), второй фильтр может служить оптимальным селектирующим устройством, и, наоборот, при формировании посылок вторым фильтром для их селекции следует применить первый фильтр. Такая пара фильтров позволяет осуществить формирование четырех видов синхронизирующих посылок: радиоимпульсов положительной и отрицательной полярности с убывающей частотой колебаний,

ВшодФ,

Выход Ф,

ВходФ,

ВьтдФ2

Выход Ф,

ЧЛ/)

Вход Ф,

Выход Ф,

Шит-

Выход Ф2

Вход Ф,

Выход Ф,

ВыхсИ Ф,

Рис. 6.11. Формирование и селекция частотио-модулироваииых посылок