Прием сигналов в оптическом диапазоне

Рис.9.86

Приемники оптического диапазона выполняются по схеме приемника прямого усиления (рис.9.86,а), а также супергетеродинного типа (рис.9.86,б).

В качестве антенн обычно используются телескопы. На входе приемника включены оптические фильтры ОФ, представляющие собой линзовые системы. Усилители оптического сигнала (УОС) – это обычно квантово-механические усилители или недовозбужденные лазеры. В качестве детекторов используются фотоэлектрические преобразователи: фотосопротивления, фотодиоды и т.д. В приемнике супергетеродинного типа первый гетеродин представляет собой генератор оптических колебаний ГОК, а смеситель является фотосмесителем. Первая ПЧ принадлежит диапазону сантиметровых волн.

Найдем предельное значение чувствительности приемника оптического диапазона .

Понятие коэффициента шума в данном случае неприменимо, так как с ростом сигнала растет и шум, определяемый дискретность кванта.

Фотодетектор характеризуется квантовая эффективность : , (9.198)

где – число фотоэлектронов на выходе фотодетектора,

- число фотонов действующих на фотодетектор.

Типовые значение .

Пусть мощность оптического сигнала равна Р_с, тогда число фотонов в одну секунду равно

, (9.199)

где - энергия кванта,

- постоянная Планка,

- частота оптического колебания.

Выходной ток фотодетектора равен заряду электрона, умноженному на число электронов

. (9.200)

Тогда, учитывая (9.198) и (9.199), получаем

. (9.201)

Но этот же ток определяет и шумовой ток

. (9.202)

Таким образом, отношение сигнал-шум можно записать в следующем виде

. (9.203)

После подстановки (9.201) получаем, что реальная чувствительность равна

. (9.204)

Вследствие сильного влияния метеоусловий на работу открытых линий оптической связи наибольшее распространение получили световодные и волоконно-оптические линии связи. Эти линии защищены от фоновых засветок и обладают стабильными характеристиками. На линиях световодной связи широко используются импульсные и цифровые методы модуляции.

9.9 ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ РПУ

Спектр входного телевизионного сигнала представляет собой ампли­тудно-модулированную несущую изображения с частичным подавлением од­ной боковой полосы и частотно-модулированную поднесущую звукового сопровождения (рис.9.87).

Рис.9.87

Телевизор представляет собой двухканальной РПУ для обеспечения од­новременного приема сигналов изображения и звукового сопровождения. Обычно телевизионное РПУ реализуют с объединенным радиотрактом и разделением каналов изоб­ражения и звука после детектора (рис.9.88). Входной сигнал после настройки, усиления, преобразования, фильтрации и детектирования в видеодетекторе разделяется на составляющие изображения и звука. Виде­осигнал изображения после усиления в видеоусилителе подается на ки­нескоп и одновременно в блок синхронизации и разверток изображения, а составляющая звука после детектирования в ЧД и усиления в УЗЧ - на звуковую головку.

Для обеспечения нормальной яркости и контрастности в пределах зоны обслуживания РПдУ предусмотрена система АРУ. В качестве регулирующего напряжения АРУ используются импульсы синхронизации, амплитуда которых не зависит от характера изображения (рис.9.89).

Рис.9.88

Рис.9.89

Рис.9.90

В цветном телевизионном вещании передаются три цвета изображения: красный (R), зеленый (G) и синий (B). На передающей стороне цветовые сигналы складываются с определенными весовыми коэффициента­ми, образуя яркостный сигнал и цветоразностные сигналы R-Y и B-Y. В спектре радиосигнала наибольшую полосу занимает яркостный сигнал, а полосы цветоразностных сигналов составляют по 1,5 МГц.

В системах NTSC и PAL цветоразностные составляющие передаются с помощью квадратурной модуляции поднесущей 3,58 или 4,43 МГц.

Цветоразност­ные сигналы в системе СЕКАМ передаются поочередно: на одной строке изображения один из них, а на следующей - другой. Для их передачи служат две ЧМ-под­несущие, которые расположены внутри полосы яркостного сигнала.

Структура цветного телевизионного СЕКАМ приемника показана на рис.9.90. Сигналы промежуточных частот с выхода селектора каналов поступают на усилитель промежуточной частоты изображения (УПЧИ) и видеодетектор (ВД), на выходе которо­го выделяется сигнал звукового сопровождения на разностной частоте 6,5 МГц. Этот сигнал затем поступает на усилитель промежуточной частоты звука (УПЧЗ) и далее, после детектирования, подается через усилитель звуковой частоты (УЗЧ) на звуковую головку.

С выхода модуля УПЧИ продетектированный радиочастотный сигнал че­рез линию задержки (ЛЗ) сигнала яркости поступает на усилитель полно­го телевизионного сигнала (УПТС). Телевизионный сигнал подается также в блок цветности (БЦ) и блок синхронизации и разверток (БСР).

УПТС предназначен для усиления и регулировки контрастности и яр­кости изображения. В БЦ осуществляется преобразование ЧМ-сигналов цветности, передаваемых последовательно по строкам, в цветоразностные сигналы. Полученные цветоразностные сигналы красного, зеленого и си­него цветов вместе с сигналом яркости подаются на усилитель R, G, B, где происходит их матрицирование (получение сигналов основных цветов) и усиление. Затем сигналы трех основных цветов подаются на соответствующие катоды электронных пушек кинескопа.