4. Выбор и обоснование схемы электрической функциональной

При составлении структурной схемы было решено, что по линии будет будет передаваться ЧМ сигнал. Это требует введения дополнительных блоков, но позволяет снизить требования к узлам системы. Средняя частота ЧМ- cигнала выбрана порядка 10 .. 14 MHz при узкополосной частотной модуляции. Ширина спектра ЧМ сигнала будет определяться шириною спектра модулирующего телелевизионного сигнала и, значит, потребуется обеспечить передачу в полосе примерно до 20 MHz. Для повышения помехоустойчивости передачи решено осуществить пpедыскажения телевизионного сигнала перед частотным модулятором. Функциональная схема устройства приобретает вид, показанный на рисунке:

Рис. 4.1. Схема электрическая функциональная.

Рассмотрим работу системы. Видеосигнал, поданный на вход передающего устройства может иметь разный уровень /от 500mV по техническому заданию до примерно 1.5V/. Если такой сигнал подать непосредственно на частотный модулятор /ЧМ/, то, с одной стороны, модуляция будет недостаточной и на приемной стороне уровень сигнала будет ниже нормального /1V/ с соответствующим ухуднением отношения сигнал - шум. С другой стороны, при перемодуляции возможно излишнее расширение спектра ЧМ сигнала, т. е. либо он выйдет за пределы полосы пропускания канала связи /т. е. 20MHz/, либо появятся "отраженные" боковые полосы, которые могут создать дополнительные помехи. Поэтому со входного разъема сигнал поступает на устройство автоматической регулировки усиления /АРУ/. Здесь применена ключевая схема АРУ, т.е. она действует в соответствии с уровнем видеосигнала во время передачи синхронизирующих импульсов. Поскольку размах синхонизирующих импульсов не зависит от сюжета изображения, то ключевая система АРУ не нарушает передачу контрастности и средней яркости. В систему АРУ входят селектор синхроимпульсов /ССИ/, детектор АРУ /ДАРУ/, усилитель АРУ /УАРУ/ и управляемый усилитель /УУ/. Затем видеосигнал поступает на устройство фиксации /УФ/, где восстанавливается его постоянная составляющая и на каскад предыскажений /УКпрд/, имеющий подъем АЧХ на высоких частотах. Так как спектр шумов сигнала с ЧМ имеет треугольную форму /амплитуда шумовых составляющих растет с частотою/, то при обратной коррекции отношение сигнал- шум улучшается. Для предотвращения перемодуляции частотного модулятора большими уровнями высокочастотных составляющих скорректированного телевизионного сигнала применен ограничитель динамического диапазона каскада предыскажений сверху и снизу, т.е ограничитель пиков /ОП/. В частотном модуляторе /ЧМ/ телевизионный сигнал модулирует колебания высокочастотного генератора.

Затем ЧМ сигнал постурает на вход усилителя светодиода /УСД/. Поскольку в качестве оптического приемника используется фотодиод, его АЧХ имеет сильный завал на высоких частотах /cтавить вместо обыкновенного фотодиода лавинный или pin- фотодиод во - первых будет дорого, а во - вторых, быстродействующие фотодиоды в массовой аппаратуре не применяются, и поэтому их приобретение вызывает затруднения/. Для того, чтобы частично скомпенсировать этот завал высоких частот, усилитель светодиода создает подъем АЧХ. Состоит усилитель светодиода из трех ступеней: корректирующей /КС/, эмиттерного повторителя /ЭП/ и управляемого источника тока /ИТУН/. Подъем АЧХ формируется в первой, корректирующей ступени /КС/. Эмиттерный повторитель /ЭП/ служит для повышения нагрузочной способности корректирующей ступени и устраняет влияние управляемого источника тока и контрольно- измерительной аппаратуры на характеристики корректирующей ступени. После эмиттерного повторителя может быть подключен осциллограф, прибор для исследования АЧХ или другая дополнительная аппаратура. Последним каскадом усилителя светодиода является управляемый источник тока /ИТУН/. Мощность опттиического излучения светодиода пропорциональна протекающему через него току, поэтому, применив управляемый источник тока, можно получить более линейную амлитудную характеристику.

Усилителенный ЧМ- сигнал воздействует на светоизлучающий диод /СИД/ и в виде оптического излучения прередается через волоконно- оптическую линию связи /ВОЛС/. Применный светодиод работает в инфракрасном диапазоне /часть изчучения оказавается в видимом диапазоне и можно визуально убедиться в исправности светодиода/.

Оптическое излучение из линии воздействует на фотоприемник, состоящий из фотодиода /ФД/ и усилителя фотодиода /УФД/. Они помещены в обший экранирующий кожух для защиты от наводок. Применение экрана необходимо и для предотвращения самовозбуждения усилителей на приемной стороне. Фотоприемные модули такой структуры в настоящее время выпускаются промышленностью и имеют очень хорошие характеристики. Для упрощения схемы в нашей системе от фотоприемника требуется преобразовать оптическое излучение в электрический сигнал достаточно высокого уровня, чтобы он мог быть подан на следующие каскады с достаточным превышением над существующими в проводах наводками и шумами, т.е порядка десятков mV.

Затем сигнал поступает на усилитель- корректор /УК/, где компенсируются неравномерности АЧХ предыдущих звеньев канала передачи и сигнал доводится до уровня (порядка сотен mV), достаточного для работы ЧМ детектора /ЧД/.

ЧМ детектор /ЧД/ состоит из ограничителя амплитуды /ОА/, формирователя импульсов удвоенной частоты /ФИ/ и фильтра нижних частот /ФНЧ/. Он работает по принципу аналогового счетчика импульсов. Входной сигнал ограничивается по амплитуде и воздействует на формирователь импульсов /ФИ/, который по фронту и срезу входного сигнала выдает импульсы одинаковой амплитуды и длительности. Формирование импульсов с удвоенной частотою необходимо, поскольку верхние частоты телевизионного сигнала /порядка 6MHz/ оказаваются вблизи с нижней боковой полосою ЧМ сигнала и могут даже перекрываться. Поэтому разделение их при помощи фильтра не гарантировано. Импульсы удвоенной частоты интегрируются фильтром нижних частот и хорошо отделяются от несущей. Таким образом, напряжение на выходе фильтра оказыватся пропорциональным частоте ЧМ сигнала.

Источники питания приемного /ИПпрм/ и передающего /ИПпрд/ устройств однотипны и отличаются только выходными напряжениями: 12V для передающего устройства и 15V для приемного. Несколько большее питающее напряжение для приемного устройства выбрано потому, что в его высокочастотных каскадах удобно оказывается применять каскодные усилительные ступени, а они получаются проще при последовательном питании транзисторов. При таком повышенном питающем напряжении имеется возможность использовать транзисторы с достаточно большим падением напряжения на коллекторном переходе и, проходная емкость у них получается меньше, что также улучшает характеристики на высоких частотах.