Материал: Рабочая программа и методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студента по дисциплине «Приемоусилительные и видеотелевизионные системы». Самодуров А.С

Тематика лабораторных работ

Таблица 1.5

Тематика практических работ

Таблица 1.6

Продолжение табл. 1.6

5. Методические указания по освоению рабочей программы

Необходимым условием освоения курса является строгое соблюдение студентами графика учебных занятий, систематическое посещение всех занятий, своевременное выполнение и отчетность по лабораторным занятиям и СРС (самостоятельные работы студентов), а также систематическое изучение пройденного материала дома. Организация лабораторного практикума, порядок подготовки к выполнению лабораторных работ, допуски к ним и отчетность по проделанным работам определены в методических указаниях к этим лабораторным работам.

Контрольные работы заочников выполняются в течение семестра и отчитываются во время консультации.

С целью создания благоприятных условий получения консультаций студентами заочного обучения преподаватели проводят их на кафедре каждую третью субботу месяца.

Консультации для студентов дневного обучения организуется по учебным группам: дата, место и время их проведения указывается в графике работы преподавателей.

5.1. Классификация приемоусилительных и видео телевизионных систем.

5.1.1. Классификация приемоусилительных систем по частоте, мощности. Входные , промежуточные, выходные приемоусилительные устройства. Основные характеристики устройств.

5.1.2. Классификация видео телевизионных систем: по системе цветного кодирования (СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ), назначению (вещательные, промышленные, спутниковые и др.), виду обработки сигналов (аналоговые, цифровые).

5.1.3. Обобщенные структурные схемы радио- и теле вещательных систем. Стандарты передачи и воспроизведения сигналов изображения и звукового сопровождения. Применение микропроцессоров и ПК в видео телевизионных системах.

Методические указания

После изучения темы студенты должны представлять место видео телевизионных систем в общем информационном поле. Приемоусилительные системы могут быть применены как составная часть видео телевизионных. При этом учитывается особенности диапазона распространения радиоволн, требования к чувствительности, помехоустойчивости и др. Следует уяснить, что современные видеосистемы построены на перспективной элементной базе и широко используют цифровую и микропроцессорную технику.

Литература 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. Укажите основные составляющие классов приемоусилительных систем и их характеристики.

2. Какие основные блоки входят в структурную схему видео телевизионной системы?

3. Назовите основные системы цветного телевидения и их характеристики.

4. Какие параметры имеет телевизионный стандарт в России, США, Европе?

5. Назовите отличительные особенности систем технического зрения и систем телевизионного вещания

2. Принципы передачи и приема радио- и телевизионных сигналов

   1. Передача радио- и телевизионных сигналов: формирование (генерирование) исходного сигнала, усиление, модуляция (или микширование в ВТС), похождение в антенно-фидерном тракте, излучение. Структура формируемых радио- и телевизионных сигналов.

   2. Прием радио- и телевизионных сигналов: селекция, усиление, демодуляция. Основные характеристики: чувствительность, отношение сигнал/шум, динамический диапазон по амплитуде, частотный диапазон и др.

   3. Условия распространения радио- и телевизионных сигналов в канале связи. Характеристики различных типов каналов связи. Естественные и индустриальные помехи.

Методические указания

В результате изучения темы студенты должны знать структуру формируемых радио- и телевизионных сигналов. При формировании радио- и телевизионных сигналов используются различные виды модуляции. По виду и характеристикам модулированных сигналов можно определить их назначение. При формировании телевизионных сигналов студенты должны уметь оценить основные характеристики сигналов в системах вещания: СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ и требования к ним. Условия приема и обработки полного цветного телевизионного сигнала включают разделение его на сигнал изображения и сигнал звукового сопровождения. В свою очередь из сигнала изображения выделяются сигналы синхронизации, яркостная и цветовые составляющие. Помехи, воздействующие на сигнал в любом тракте, могут накладываться на сигнал (аддитивные) или модулировать его (мультипликативные). Их вид и уровень определяются их источником и параметрами канала связи.

Литература 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные виды модуляции радиосигналов и их характеристики.

2. Каковы временные и частотные параметры ПЦТС?

3. Какими значениями параметров характеризуется ПЦТС в системах СЕКАМ, ПАЛ, НТЦС? Отметьте их различия.

4. Назовите основные параметры ПЦТС на входе телевизора, при которых идет устойчивый прием.

5. Какие параметры имеют синхронизирующие и гасящие импульсы, и каковы допустимые значения их отклонений?

6. Каковы основные параметры помеховых сигналов?

2. Передающие телевизионные устройства

   1. Принципы построения передающих телевизионных устройств. Этапы обработки: преобразование свет-сигнал, формирование сигналов изображения в соответствии с временной строчной разверткой,  - коррекция, микширование, модуляция сигналов изображения и звукового сопровождения и др. Структурная схема вещательной телевизионной станции.

   2. Фотоэлектронные преобразователи в телевизионных камерах: видиконы, ПЗС-матрицы. Устройство и работа типовой видеокамеры. Структурные и бытовые видеокамеры.

Методические указания

В результате освоения материала темы необходимо уметь объяснять состав и работу структурной схемы передающей телевизионной системы, анализировать основные процессы формирования ПЦТС, определять номинальное значение его параметров. Следует уделить внимание работе и конструктивному исполнению видикона, ПЗС-матрицы и передающей камеры в целом. Особенно необходимо уметь анализировать свойства и структуры кодирующих устройств в системах СЕКАМ, ПАЛ и НТСЦ.

Литература 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. Объясните назначение  - коррекции в передающем телевизионном устройстве.

2. На каком этапе формирования ПЦТС происходит смешение со строчными и кадровыми гасящими и синхроимпульсами?

3. Какой вид имеет спектр сформированного высокочастотного ПЦТС?

4. Какова роль и функции кодеров систем СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ?

5. Каковы основные принципы работы и характеристики видеокона?

6. Каковы основные принципы работы и характеристики ПЗС-матрицы при преобразовании свет-сигнал?

2. Приемные видео телевизионные устройства

   1. Функциональные схемы телевизионных приемников черно-белого и цветного изображения.

   2. Кинескопы черно-белого изображения, кинескопы цветного изображения, их устройство и работа.

   3. Основные каскады телевизоров черно-белого и цветного изображения, их характеристики и работа. Модули сенсорного выбора программ и радиоканала. Модуль цветности: канал яркости, канал цветности. Состав и работа декодеров СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ. Принципы работы и основные характеристики устройств развертки телевизора.

   4. Телевизоры 4 – 5 поколений. Цифровые и микропроцессорные устройства в ТВ-приемниках.

Методические указания

При изучении материала темы студенты должны обратить внимание на различия в функциональных схемах ТВ-приемников черно-белого и цветного изображения. Необходимо усвоить назначение электродов кинескопов черно-белого и цветного изображения и знать числовые значения их основных параметров: напряжения и токи. Основными блоками телевизора являются модуль радиоканала и сенсорного выбора программ, модуль цветности, модуль разверток и др. Модуль радиоканала характеризуется такими важными характеристиками как чувствительность, избирательность, динамика АРУ, ширина спектра, частота обработки и др. При изучении модуля цветности надо обратить внимание на особенности обработки ПЦТС в яркостном и цветном каналах. При рассмотрении обработки в цветном канале необходимо изучить особенности построения и характеристики декодеров систем СЕКАМ, ПАЛ, НТСЦ, учитывая, что в СЕКАМ цвет передается путем частотной модуляции поднесущих, а в ПАЛ и НТСЦ – разновидностями фазовой (балансной) модуляции. При изучении устройств строчной и кадровой развертки необходимо объяснить, почему и как формируются питающие напряжения на электродах кинескопа и питающие токи сравнительно большой величины в его отклоняющей системе. Появление заказных интегральных схем средней и большой степени интеграции позволило создать телевизоры 4 – 5 поколений. Улучшению их характеристик способствует и применение микропроцессоров.

Литература 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите числовые значения параметров ТВ растра современных телевизоров.

2. Назовите числовые значения основных электрических параметров современных телевизоров.

3. Каковы основные принципы построения и характеристик цветных (черно-белых) кинескопов?

4. Каковы основные принципы работы и характеристики модуля радиоканала?

5. Каковы основные функции декодеров цветности?

6. Назовите характерные признаки телевизоров 4 - 5 поколений.

7. Приведите примеры использования цифровых и микропроцессорных устройств в современных телевизорах.

2. Цифровые видеотелевизонные системы

   1. Основные классы цифровых видео телевизионных систем с представлением в цифровом виде передаваемых ПЦТС и с цифровой обработкой аналогового ПЦТС в телевизоре, видеомагнитофоне и др. Общие принципы построения функциональных схем, основные характеристики.

   2. Устройства формирования цифровых ПЦТС, применение микропроцессоров и устройств цифровой обработки. Элементная база цифровых ВТС.

Методические указания

Студенты должны в результате усвоения материала темы уметь разделять цифровые ВТС на два вида: ВТС с сформированным сигналом в цифровой форме и ВТС с цифровой обработкой аналогового ТВ сигнала. Преимуществом первого является высокая помехоустойчивость, возможность высокого уплотнения канала передачи и применение для формирования передаваемого сигнала типовых вычислительных систем. Однако на сегодняшний день экономически целесообразным является применение цифровых ВТС второго вида: с дискретным (цифровым) представлением переданного аналогового телевизионного сигнала в телевизионном приемнике или в видеомагнитофоне с последующей его цифровой обработкой. При этом на кинескопе сигнал должен поступать в аналоговом виде. Необходимо изучить современную элементную базу цифровых ВТС, включающую цифровые интегральные схемы средней и большой степени интеграции, пассивные элементы поверхностного монтажа с возможностью автоматической регулировки и отладки.

Литература 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. В чем различаются эффективности применения цифровых видеосистем первого и второго типа?

2. Какая элементная база используется в цифровых видеосистемах?

3. Приведите обобщенные функциональные схемы цифровых видеосистем.

4. Назовите основные ременные и частотные характеристики цифровых телевизионных систем.

5. Назовите основные временные и частотные характеристики цифровых видеомагнитофонов.

6. Система видеозаписи

   1. Принципы магнитной записи сигналов изображения. Виды записи телевизионного сигнала на магнитной ленте: наклонно-строчная, продольная, вертикальная записи.

   2. Общая функциональная схема видеомагнитофона. Функциональные схемы каналов изображения, обработка ПЦТС в видеомагнитофоне.

   3. Основные форматы видеозаписи: VHS, Video-8 и др. Основные принципы построения и характеристики отечественных и зарубежных видеомагнитофонов. Цифровая обработка сигналов в видеомагнитофоне. Видеопроигрыватели.

Методические указания

Основные различия в технике видеозаписи по сравнению со звукозаписью связны со значительно большей шириной спектра изображения, чем звука. Поэтому в видеомагнитофоне, кроме неподвижных видео-головок (для записи сигнала звукового сопровождения и сигналов управления), применяются вращающиеся видео-головки для записи сигнала изображения. При этом для оптимизации плотности записи применяется наклонно-строчная и поперечная запись. В общей структуре видеомагнитофона выделяют механическую часть (лентопротяжный механизм (ЛПМ) и механизм видео-головок) с системами автоматического регулирования скоростей двигателя (САР-Д) и ленты (САР-Л) и электронную часть. В электронную часть входят каналы обработки сигналов изображения и звукового сопровождения. В свою очередь, канал обработки сигналов изображения включает каналы записи и воспроизведения яркостного и цветового сигналов. В каналах записи и воспроизведения сигналы кодируются (при записи) и декодируются (при воспроизведении). Это необходимо в целях максимального сжатия сигнала по спектру и оптимального размещения его на магнитной ленте в строчках записи. Основными форматами видео записи являются форматы VHS и Video-8. их сравнение показывает конструктивные и размерные различия соответствующих механических частей видеомагнитофонов и магнитных лент. Сравнение видеопроигрывателей и видеомагнитофонов показывает различие их характеристик, большие возможности лазерной видеозаписи. Применение цифровой обработки и использование микропроцессоров обеспечивает повышение точности записи и воспроизведения и улучшает сервисные возможности.

Литература: 1,2.

Вопросы для самопроверки

1. В чем состоит основное различие в записи звуковых сигналов и изображения?

2. Объясните основные различия систем записи сигналов изображения и звука?

3. Назовите основные узлы видеомагнитофона.

4. Перечислите основные параметры форматов видеозаписи: VHS и Video-8.

5. Каковы основные этапы обработки сигналов изображения при записи и воспроизведении?

6. Каковы основные характеристики обработки сигналов в цифровом видеомагнитофоне?

7. Укажите основные узлы видеопроигрывателя.

8. Сравните основные характеристики видеомагнитофона и видеопроигрывателя.

6. Системы спутникового телевидения

5.7.1. Стандарты наземного вещательного телевидения, используемые в системах спутникового телевидения. Принципы построения и состав наземных станций для спутникового телевизионного вещания.

Спутники, сигналы которых принимаются на территории России.

5.7.2. Антенно-фидерное устройства наземных станций. Основные элементы приемника спутникового телевидения: конвертер тюнер, сервисные устройства, их назначение и работа. Особенности монтажа и эксплуатации приемных установок спутникового телевидения.

Методические указания

Изучая материал темы, необходимо усвоить основные особенности спутникового ТВ вещания: направленная трансляция со спутника на ограниченную территорию, низкие уровни принимаемых ТВ сигналов, направленная ориентация приемных антенн в пространстве и др. Кроме этого, необходимо обратить внимание на основные характеристики спутникового вещания: выделенные индивидуальные и региональные частоты вещания, зависимость максимальных дальностей вещания от углов места, подспутниковых точек и др. При этом параметры, размеры и конструкция спутниковых антенн существенно влияют на эффективность приема. Оптимальные габариты антенны и высокая чувствительность конвертера значительно повышают дальность и устойчивость приема спутниковых ТВ программ. Надежный монтаж приемной установки, особенно антенно-фидерного тракта, и правильная эксплуатация обеспечивают стабильный прием спутникового телевидения.

Литература: 1-3.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные стандарты спутникового телевизионного вещания?

2. Каковы главные требования к наземным станциям спутникового ТВ?

3. Назовите основные характеристики параболических спутниковых антенн?

4. Каковы назначения тюнера, конвертера?

5. Каковы функции выполняет сервисное устройство дистанционного управления?

8. Системы технического зрения

   1. Общие принципы построения систем технического зрения (СТЗ). СТЗ с визуальным наблюдением изображений и с автоматической обработкой. Устройства ввода-вывода изображений. Техническое и программное обеспечение СТЗ.

   2. Алгоритмы обработки и распознавания изображений. Структуры данных.

   3. Применение СТЗ: контроль качества изготовления печатных плат и микросхем, сборки изделий и др. Элементная база СТЗ.

Методические указания

При изучении материала необходимо обратить внимание на различие временных, частотных и др. характеристик СТЗ (систем промышленного ТВ) и вещательных телевизионных систем: частоты строк и кадров СТЗ значительно ниже, отличаются и четкости изображения, ниже и чувствительность приема. Анализ сравнения функциональных схем показывает отсутствие ряда блоков в СТЗ обработки изображений цифровая, реализующая алгоритмы машинной графики и распознавания. Для хранения визуальной информации требуется значительные объемы памяти. Поэтому весьма важным является использование эффективных методов сжатия данных в СТЗ. Элементная база СТЗ весьма близка к элементной базе современных вычислительных комплексов.

Литература: 1,2.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы частота строк и частота кадров растра в промышленных СТЗ?

2. Назовите блоки СТЗ, которые осуществляют цифровую обработку изображения.

3. Какие основные критерии используются в алгоритмах распознавания изображения.

4. Приведите примеры алгоритмов распознавания изображений.

5. Что включает современная элементная база СТЗ?