В современных телевизорах цифровая техника играет все большую роль. Благодаря применению микропроцессоров и постоянно модернизируемых интегральных открылись новые широкие возможности по управлению различными процессами работы узлов и схем телевизора и реализации в телевизорах новых дополнительных функций.
Появление новых дополнительных схем в какой-то мере затрудняет определение общих взаимосвязей в принципиальной схеме современного телевизора. Неоценимую помощь в определении этих взаимосвязей и хорошую возможность пронаблюдать логические последовательности прохождения как полезных видео- и аудиосигналов, так и сигналов управления работой отдельных узлов телевизора дают общая структурная схема телевизионного приемника и блок-схемы отдельных его функциональных узлов. При ремонте телевизора совершенно необходимо хорошо представлять себе как общую структурную схему данного телевизора, так и схему неисправного узла. Только в этом случае можно уверенно сказать, что удастся в течение разумного времени правильно определить неисправный узел или схему телевизора и провести последовательный поиск и устранение имеющейся неисправности.
Что умеет AV-ресивер и какие они бывают
Поэтому целью моей работы является расчет телевизионного приемника с цифровой обработкой сигналов.
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА
Телевизионные приемники (далее телевизоры) предназначены для приема радиосигналов вещательного телевидения. В рассматриваемом нами телевизионном приемнике, кроме информационных цифровых сигналов необходимо наличие сигналов для синхронизации обмена цифровыми данными в системе и сигналов управления обменом.
Шина IM представляет собой комплект из трёх сигнальных линий: линии данных (DATA), линии синхронизации (CLOCK) и линии идентификации (IDENT). Линия данных является двунаправленной, передача информации по остальным двум шинам возможна лишь в одном направлении. Шина IM может быть применена в двух вариантах для медленных передаваемых потоков (IM-IDS) и быстрых передаваемых потоков (IM-IDF).
Обмен данными начинается, когда уровень на всех линиях шины переходит в состояние логического ноля. Конец обмена данными сигнализирует короткий импульс в линии идентификации.
Шина Томпсона, как и шина IM, также представляет собой трёхпроводную систему, состоящую из линии данных (DATA), линии синхронизации (CLOCK) и линии отбоя (ENABLE). Линия данных является двунаправленной. Передача данных начинается при изменении уровня на низкий, а конец передачи данных происходит по короткому импульсу в линии отбоя.
Шина I2C представляет собой двунаправленную синхронную шину, состоящую из двух сигнальных линий: линии данных (SDA) и линии синхронизации (SCL). Передача данных возможна также и в одном направлении, если абоненты шины работают только как приёмники.
Началом передачи является логический ноль в линии данных. Данные передаются блоками (кодовыми словами) из 8 последовательных информационных битов (побайтно). Дополнительно передаётся сигнал подтверждения приёма от последнего принимавшего данные абонента системной шины. Восьмой бит в кодовом слове однозначно определяет направление передачи следующего кодового слова. Передача заканчивается, когда уровень в линиях SDA и SCL соответствует «логической» 1.
ИНВЕРТОР — Принцип работы. ПЛЮС БОНУС — Как работает частотный преобразователь и что такое ШИМ?
Кроме того, в телевизионном приёмнике необходимо применить преобразователь напряжения, чтобы преобразовать напряжение сети в более низкие напряжения для питания блоков, входящих в состав нашего устройства.
Для сокращения полосы частот телевизионного канала, кадр составляют из двух полукадров (полей). Таким образом, при чересстрочной развёртке частота кадровой развёртки равна 50 Гц. При используемой 50 Гц системе не удаётся избавиться от известного эффекта «мелькания». Также много неприятностей приносят перекрёстные помехи в каналах яркости и цветности, бороться с которыми достаточно сложно.
Рис.1.1 Схема преобразования кадровой развёртки в 100 Гц.
Перевод телевизора в 100 Гц- систему может осуществляется с помощью цифровых схем. Типовая схема преобразования показана на рис.1.1. Полный цветной телевизионный сигнал (ПЦТС) разделяется на цветоразностные сигналы (R-Y), (B-Y) и яркостный сигнал (Y) , которые в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) переводятся в цифровую форму.
Частота выборки аналогового сигнала при оцифровке должна соответствовать, как минимум удвоенной ширине полосы Y-сигнала. Обычно тактовая частота выборки составляет 13,5 Мгц. Цифровая информация заносится в промежуточное запоминающее устройство (ЗУ), а затем считывается оттуда с удвоенной скоростью. После преобразования в ЦАП аналоговая информация в полукадре для дальнейшей информации существует уже на двойной частоте.
Необходимо также наличие устройства «кадр в кадре». Это устройство легко реализовать при наличии цифровой обработки сигналов изображения.
Принцип обработки сигнала в таком устройстве представлен на рис 1.2.
Рис 1.2 Принцип обработки устройства «кадр в кадре»
Источниками сигналов для дополнительного изображения могут служить второй радиоканал (тюнер 2), видеомагнитофон (видео1) и т.д. Эти сигналы через коммутатор поступают в основной канал изображения и в дополнительный канал «кадра в кадре» (PIP).
Активный интервал строки исходного PIP — кадра составляет 52 мкс; число активных строк в исходном PIP — кадре 574, а в исходном полукадре — 287. После дискретизации исходного видеосигнала дополнительного изображения с помощью АЦП сигнал в цифровом виде записывается в динамическое ОЗУ, ёмкость которого рассчитана на запоминание каждой четвёртой строки исходного поля.
Затем информация считывается из ОЗУ со скоростью в четыре раза большей, чем записывалась, и подаётся на ЦАП.
С выхода ЦАП аналоговый сигнал поступает вместе с сигналом «окна» в канал изображения, где смешивается с основным сигналом. Сигнал дополнительного изображения представляет собой совокупность трёх видеосигналов R,G,B, с активным интервалом строки 13мкс и числом строк в дополнительном поле, равным 72.
Технические характеристики телевизионного приемника
полное сопротивление антенны — 75 Ом;
количество принимаемых каналов — 100;
наличие цифровой обработки сигналов — есть;
наличие режима «картинка в картинке» — есть;
размер кинескопа по диагонали 64см;
частота кадровой развёртки — 100 Гц;
принимаемые телевизионные стандарты и системы цветового кодирования — PAL, SECAM, NTSC, B/G, D/K, M,I;
приём стереозвука — нет;
наличие телетекста — есть;
наличие экранного меню — есть;
потребляемая мощность 190Вт;
гарантия на телевизионный приёмник — 4,5года
Источник: studbooks.net
Каков принцип действия телевизионного приёмника?
В телевизионном приемнике при поступлении сигнала от передатчика электронный луч под действием управляющих магнитных полей начинает движение по первой из 625 строк телевизионного кадра, интенсивность электронного луча вдоль строки регулируются сигналом, полученным от телевизионного передатчика. Так строка за строкой строится все изображение кадра
Источник: xn--b1aai8acvc.xn--p1acf
Цифровой спутниковый ресивер
Современный цифровой спутниковый ресивер — это сложное многофункциональное устройство, которое позволяет декодировать цифровой сигнал спутниковой ПЧ диапазона 950-2150 мГц.
В зависимости от набора выполняемых функций современные цифровые спутниковые ресиверы можно условно разбить на четыре группы.
К первой группе относят ресиверы, способные обрабатывать только открытые (бесплатные) теле- и радиоканалы. Их еще называют FT A (Free То Air) ресиверами. Они имеют минимальный набор функций. Такие ресиверы снабжены индикаторами «Уровень» и «Качество». Индикатор «Уровень» показывает наличие и уровень сигнала со спутника.
Индикатор «Качество» отражает уровень сигнала конкретного канала с заданными пользователем параметрами (частота, поляризация, скорость потока, FEC — Forward Error Correction — значение сверточного кода для прямой коррекции ошибок при обработке цифрового сигнала). Показания индикатора должны быть не ниже 90 %, иначе канал не откроется.
Это требование связано с наличием в цифровом ресивере порогового устройства. При низком качестве сигнала декодирование невозможно. Ресиверы обеспечивают автоматический поиск. Настройка на FT А каналы происходит в соответствии с таблицей в транспондере, записанной в память на заводе-изготовителе. В таблицу включены данные об открытых каналах на основных спутниках.
Тюнер может настраиваться и по сетевой таблице, передаваемой со спутника в пакетах. При этом будут записаны вес открытые теле- и радиоканалы с различной поляризацией и символьной скоростью по всем транспондерам. Недостаток — большое время поиска (до 10. 15 мин). Имеется и ручной поиск.
Настройка на канал — по параметрам, заданным пользователем. Записывается один или несколько каналов, имеющих одинаковые частоту, поляризацию и символьную скорость. Возможны также «родительский контроль» и блокировка каналов. В таких ресиверах можно редактировать список каналов и создавать фаворитный список. Число запоминаемых каналов может быть от 1000 до 2000.
В некоторых ресиверах есть простые игры.
Ко второй группе относят ресиверы, способные открывать одну из кодировок. Большая их часть работает с кодировкой Viaccess. Это примерно половина всех скремблированных (закрытых) спутниковых каналов. Декодер Viaccess может быть встроен в ресивер или выполнен в виде отдельного блока САМ (Condition Access Module ) — модуля условного допуска.
Для подключения модуля ресиверы оборудованы специальным разъемом — портом CI -Common Interface. В продаже есть CAM-модули на различные кодировки: Irdeto, Viaccess, CryptoWorks. Кроме декодера, для просмотра закрытого канала еще необходима смарт-карта. Ее вставляют в CAM-модуль. В ресиверах со встроенным декодером имеется слот картоприемника.
Информация, записанная в карте, выводится на экран. Для расширения возможностей некоторые ресиверы со встроенным декодером оборудованы дополнительным портом С1. Ко второй группе относят ресиверы для каналов НТВ+, немецкой компании RTVi и др. В эту же группу входят ресиверы кодировки DRE, применяемые компанией ТРИКОЛОР.
Телепрограмму на неделю можно увидеть на экране, используя «электронный гид» программ EPG (Electronic Programme Guides). При слабом сигнале, когда автоматически или вручную настроиться на канал не удается, применяют настройку no PID (Packet Identificator) — идентификационным номерам. Каждый канал в информационном потоке имеет свой набор PID: Audio PID, Video PID, Sinxro PID, Text PID.
Все ресиверы второй группы снабжены ВЧ модуляторами, которые позволяют подключить дополнительный телевизор по ВЧ. причем сигнал транслируют в диапазоне ДМВ. Ресиверы обеспечивают управление несколькими антенными переключателями и поворотным устройством антенны. Предусмотрена возможность смены программного обеспечения (ПО) через порт RS232.
Ввод новых ключей происходит не только через смарт-карты, но и непосредственно с ПДУ, для чего ресиверы оборудованы встроенным эмулятором кодировок. Просматривать некоторые закрытые каналы можно и без ввода новых ключей. На эти каналы в ПО установлен режим автоматического обновления, т. е. ввода ключей со спутника. Ключи поступают в общем потоке с видеосигналом.
К третьей группе относят ресиверы со встроенным мультидекодером, позволяющим декодировать несколько кодировок: Viaccess, Веса, Irdeto, BetaCrypt, Nagravision. Такие ресиверы устанавливают при приеме сигнала с нескольких спутников. Имея мощный процессор, они обладают очень большими возможностями. Их еще называют компьютерами для просмотра спутникового телевидения.
Вот некоторые из дополнительных функций. Прежде всего встроенный модем, который позволяет подсоединить ресивер к сети Интернет. Оперативное подключение к серверу, транслирующему валидные (рабочие) ключи, позволяет просматривать закрытые каналы без использования официальной смарт-карты. Смену ПО можно сделать с сайта производителя, что даст полную уверенность в качестве прошивки. Имеется сетевой интерфейс
(Ethernet 10/100 MBit, RJ45), который используют для соединения с персональным компьютером по локальной сети. Он обеспечивает полное управление ресивером: изменение, выгрузку— загрузку данных, модернизацию операционной системы, трансляцию видеосигнала в сеть, запись видеосигнала на жесткий диск компьютера и т. д. Такие ресиверы снабжены портом USB, который предназначен для подключения цифровых устройств, поддерживающих протокол USB 1.2: МРЗ-плейеры, фотоаппараты, флэш-память и т. д. Оборудованы оптическим аудиовыходом.
Многие спутниковые каналы передают звуковое сопровождение в цифровом формате Dolbi Digital АСЗ. Для его прослушивания выход соединяют оптическим кабелем (Toslink) с домашним кинотеатром или другим музыкальным центром, поддерживающим этот стандарт. Возможно легирование (просмотр) цифрового потока, что оказывает большую помощь при изучении кодировок.
Можно дистанционно управлять ресивером через Интернет. Фирмы-производители постоянно работают над улучшением параметров и расширением функций ресиверов. На сайтах поддержки регулярно появляются обновления ПО, новые эмуляторы кодировок, плагины и т. д. Несомненно, ресиверы этой группы представляют большой интерес для экспериментаторов-радиолюбителей и простых любителей спутникового телевидения.
К четвертой группе относят ресиверы с полным набором возможностей аппаратов третьей группы и встроенным цифровым видеозаписывающим и воспроизводящим устройством. Запись обеспечивается на жесткий диск объемом 80.. 300 ГБ. Эта функция открывает целый ряд дополнительных возможностей. Прежде всего — это запись понравившегося фильма с последующим копированием на диск DVD.
Возможна запись и в отсутствие пользователя. Время включения и выключения устанавливают заранее по «электронному гиду» программы передач на неделю. Можно включить запись и дистанционно, используя интернет-соединение. Таким же способом можно включить домашнюю камеру, записать на диск, а запись просмотреть на другом удаленном компьютере.
Можно также сделать высококачественную цифровую запись музыки в формате MP3 со спутника. Радиостанции работают круглосуточно. Каждая композиция сопровождается сведениями об исполнителе, названии альбома и годе выпуска. Для желающих пополнить свою музыкальную коллекцию — это хороший выбор. Ресивер включают на запись на несколько часов, затем выбирают понравившееся и переписывают на диск или в компьютер.
Структура тюнера зависит от набора дополнительных функций. Однако основа для большинства ресиверов одинакова, что отражено на структурной схеме, изображенной на рисунке 3.6.
Рис. 3.6 — Обобщенная структурная схема ресивера
Сигнал со спутника в стандарте DVB-S, принятый антенной, поступает на конвертер, а затем — на входной блок ресивера. Функции этого блока аналогичны такому же блоку телевизора: перенос спектра сигнала на ПЧ, усиление, настройка на выбранный канал. Задание частоты настройки происходит по цифровой шине с процессора управления — микроконтроллера. Затем сигнал приходит на демодулятор QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) и далее на декодер. Основная задача декодера состоит в извлечении из транспортного потока сигналов MPEG-2.
Транспортный поток формируют на передающем центре из цифрового потока MPEG-2 с добавлением дополнительных (проверочных) битов. Сами по себе дополнительные биты никакой информации не несут. Они необходимы для восстановления поврежденных битов в приемнике.
Причины повреждений могут быть самые различные: помехи, ухудшение прохождения радиоволн, замирания, наличие отраженного сигнала и обыкновенные электронные шумы. Неприятная особенность сжатого сигнала MPEG-2 заключается в том, что даже малая потеря информации приводит к «рассыпанию» картинки на экране телевизора. Допустимая потеря информации — один бит за час трансляции.
На передающем центре несколько цифровых потоков программ объединяют мультиплексором в один общий поток. Затем его разбивают па отдельные пакеты одинаковой длины. В них для коррекции одиночных ошибок по методу Рида-Соломона добавляют проверочные биты. Длина пакета равна 204 байта, из которых 188 информационных и 16 проверочных.
Этот метод позволяет исправить до восьми поврежденных байтов в пакете. Для защиты от групповых ошибок обеспечивается перемешивание перемежение) пакетов. В результате в приемнике поврежденные байты распределяются по разным пакетам, что делает возможным их восстановление.
Далее сигнал подвергается еще одному виду помехоустойчивого кодирования с использованием сверточных кодов Витерби. Эта операция также требует дополнительных проверочных битов. Вот теперь цифровой поток готов к передаче (транспортировке) по эфиру. Потому его и называют транспортным.
В приемнике обеспечивается обратное преобразование — из транспортного (потока вновь выделяют сигналы MPEG-2. Для этого сигнал проходит несколько этапов обработки.
Вначале цифровой поток поступает на сверточный декодер Витерби. Он может самостоятельно определять значение сверточного кода FEC цифрового потока (1/2,2/3,3/4,4/5,576,7/8) и декодировать его по максимальному подобию. Если FEC известен, можно облегчить декодеру работу и задать значение принудительно. Как было указано выше, в таблицах с транспондерами его публикуют вместе с частотой настройки, скоростью потока и поляризацией.
Затем в блоке деперемежения восстанавливается очередность следования пакетов, нарушенная па передающем центре. Декодер Рида-Соломона корректирует поврежденные байты внутри пакетов. В блоке синхронизации из цифрового потока выделяются синхрослова. Цифровой поток стандарта MPEG-2 поступает на демультиплексор. В нем происходит разделение аудио- и видеопотоков.
Далее сигналы обрабатываются раздельно. Декодеры MPEG-2 восстанавливают исходную цифровую информацию в аудио- и видеосигналах.
Декодированные сигналы записываются в память SDRAM, а затем считываются в аудио- и видео ЦАП. Этим процессом управляет контроллер SDRAM. С выходов ЦАП аудио- и видеосигналы уже в аналоговом виде приходят на НЧ входы телевизора.
Для формирования телевизионных сигналов в дециметровом диапазоне установлены кодер системы цветного телевидения и модулятор.
Работой всех основных узлов ресивера управляет центральный процессор — микроконтроллер. Команды на него поступают с ПДУ или с передней панели. Еще один декодер совместно со смарт-картой декодируют закрытые каналы.
Как уже указано, наиболее интересные каналы на спутниках кодированы, и для их просмотра необходимо приобрести смарт-карту условного допуска — Smartcard. Карты выпускают на различные кодировки.
В настоящее время применяют более двух десятков разных кодировок. Наиболее популярные из них: Viaccess, Seca, Irdeto, Betacrypt, Nagravision, BISS, Conax, Power Vu, Mediaguard, Vidcoguard, Cryptoworks, DRE. Кодирование может быть различным. Один из способов такой: каждую из строк цифрового видеосигнала разрывают на две части, а затем их переставляют местами.
Точку разрыва определяет генератор псевдослучайной последовательности чисел. Применяют и другой способ: нарушают порядок следования строк в каждом телевизионном кадре, т. е. передают их в псевдослучайной последовательности.
Контроллер содержит алгоритм декодирования сигнала, а память — необходимые ключи. Приобрести смарт-карту можно у провайдера кодированного канала. Карта с оплатой годового просмотра стоит примерно от 200 до 800 долл. США. Некоторые провайдеры, например НТВ+, установили ежемесячную плату за просмотр в размере от 620 до 1750 руб., в зависимости от выбранного пакета.
Официальные карты поддерживают режим автоматического обновления. Это означает, что если карта проплачена, то смена ключей в ней происходит автоматически. Официальные карты имеют надежную защиту от копирования. Некоторые провайдеры считают смарт-карту своим имуществом, которым они вправе распоряжаться по своему усмотрению.
Если на счет карты деньги нс зачислены в течение трех месяцев, провайдер посылает на карту команду, которая блокирует се работу. Блокировку снимают только после уплаты штрафа и, естественно, при наличии на карте денег. Если деньги не приходят в течение шести месяцев, на карту воздействует команда деактивации, после которой восстановить ее работоспособность уже невозможно.
Конечно, команды поступят на карту только в том случае, если она находится во включенном ресивере. Помимо официальных карт, существуют и неофициальные. Они аналогичны. Отличие состоит лишь в том, что неофициальные не поддерживают автоматического обновления. При смене ключа провайдером карта перестает работать.
Для возобновления просмотра в нее необходимо записать новый валидный ключ. Делают это в специальном устройстве — программаторе.
В учебной лаборатории кафедры СРС установлен спутниковый ресивер Cl -7101S производства фирмы GENERAL SATELLITE рисунок 3.7.