Orbis pictus 21. století

1. Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

2. Orbis pictus 21. století Televizní přenosový řetězec - 2 Obor: ElektrikářRočník:3.Vypracoval:prof. Ing. Stanislav Hanus, CSc. OB21-OP-EL-ELZ-HAN-U-3-002 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

3. 3 Režijní zpracování signálu 3.1 Televizní středisko • Tvorba televizních programů se provádí v televizním středisku (např. Kavčí hory), ve kterém může být i několik televizních studií s příslušným technickým vybavením. • Struktura centralizovaného televizního střediska je na obrázku.

4. Každé studio disponuje několika kamerami a podle potřeby využívá i dalšího technického vybavení (filmové snímače, záznamy apod.). • U každého studia je místnost s obrazovým a zvukovým režijním pracovištěm. • Obrazové signály z každého zdroje jsou přivedeny na monitory uspořádané do obrazovkové stěny. Záběry z jednotlivých kamer je proto možné vidět současně. • Režie provádí nejen střih jednotlivých signálů (tj. přechod z jednoho zdroje signálu na jiný), ale i jejich stmívání, prolínání, vkládání titulků apod. • Navíc je možné trikovým zařízením provést přechod z jednoho signálu na druhý při jejich současném zobrazení (např. otočení listu knihy nebo využití různých geometrických obrazců). • Většina programů je v současné době vysílána ze záznamu. Výjimku tvoří pouze zpravodajské relace a přímé přenosy z různých akcí. • Přímé přenosy jsou zajišťovány přenosovými vozy, které tvoří mobilní televizní studia. Z přenosového vozu je signál přenášen směrovým spojem do studia.

5. 3.2 Synchronizátor • Pro synchronní spolupráci všech zařízení používaných v televizním studiu, tj. pro jednotné spouštění řádkových a snímkových rozkladových generátorů, je nezbytný synchronizátor. • Synchronizátor generuje všechny potřebné řídicí signály podle použité televizní normy, které zabezpečují činnost rozkladových generátorů ve snímacím zařízení i v televizním přijímači. • Pro normy CCIR B/G a D/K, používané v ČR, generuje synchronizátor následující impulsy: • H – horizontální (řádkové) řídicí impulsy s kmitočtem 15 625 Hz, • V – vertikální (půlsnímkové) řídicí impulsy s kmitočtem 50 Hz, • Z – zatemňovací směs složenou z řádkových a půlsnímkových zatemňovacích impulsů, • S – synchronizační směs složenou z řádkových a půlsnímkových synchronizačních impulsů, včetně vyrovnávacích a udržovacích. • Základním obvodem synchronizátoru je kmitočtový syntezátor, doplněný tvarovacími obvody. • Přesnost a stabilita kmitočtu jednotlivých signálů je dána přesností a stabilitou krystalového oscilátoru.

6. Při souběhu několika synchronizátorů je jeden z nich hlavní (obvykle ve studiu) a ostatní jsou řízené signálem úměrným rozdílu fází řídicích signálů (externí řízení). • Při rozvodu výstupních impulsů synchronizátoru ke vzdáleným zařízením je třeba uvažovat i jejich časové zpoždění.

7. 4 Vysílací zařízení • Blokové schéma vysílače je na obrázku. Skládá se z budičů a výkonových stupňů, přičemž signály obrazu a zvuku se zpracovávají odděleně. U vysílačů menšího výkonu je pouze jeden výkonový stupeň společný pro obrazový i zvukový signál. • V budiči je odstraněno zkreslení signálu vznikající na cestě ze studia a kompenzováno zkreslení, vznikající v následujících výkonových stupních.

8. Dále je obrazový signál amplitudově modulován s částečně potlačeným dolním postranním pásmem. Zvukové signály jsou modulovány kmitočtově. • Ve směšovačích jsou signály transponovány na nosnou obrazu a nosné zvuku podle čísla vysílaného kanálu a podle použité televizní normy. • V koncových zesilovačích je signál zesílen na úroveň (několik wattů), potřebnou pro vybuzení výkonových stupňů. • Výkonové stupně tvoří vždy samostatnou část vysílače. Signál je v nich zesílen na potřebný výkon. Důležitou součástí výkonových stupňů je chladicí systém, který zajišťuje odvod značného množství tepla vznikajícího při jejich činnosti. • Přes sdružovač signálů je výsledný signál přiváděn do jediné antény, kterou je vyzářen do rádiového prostředí.

9. 5 Přenosový kanál • V přenosovém kanálu se šíří signál od vysílače k divákovi. • Při pozemním vysílání je signál vyzářen vysílací anténou a šíří se rádiovým prostředím pomocí elektromagnetických vln k přijímací anténě. • U kabelové televize se signál přivádí k divákovi pomocí televizních kabelových rozvodů, které využívají metalické souosé kabely a optické kabely. Rozvod signálu kabelové televize je popsán v jiné přednášce. • U družicového vysílání je signál k divákovi přenášen z družice opět v rádiovém prostředí pomocí elektromagnetických vln, avšak ve vyšších kmitočtových pásmech (8 až 20 GHz). • Signály jednotlivých televizních programů jsou na družici vysílány z jednotlivých vysílacích středisek po tzv. vzestupných drahách (uplink). • Na družici se signály zpracují v transpondérech (převaděčích) a jsou vysílány po tzv. sestupných drahách (downlink) k uživatelům. Signálem z družice je pokryta určitá část zemského povrchu, např. jeden stát. • Signály z družice mohou přijímat uživatelé individuálně, skupinově nebo mohou být využity ve střediscích televizních kabelových rozvodů TKR.

11. Družicová televize využívá zákonů kosmické mechaniky. Družice (satelit) s relativně malou hmotností (až několik tun) obíhají Zemi o velké hmotnosti (5,97.10E24 kg). • Družice jsou umístěny na geostacionární dráze GEO (Geostationary Earth Orbit) v rovině rovníku ve výšce 35 786 km nad zemským povrchem. • Při rychlosti družice 3 075 m/s se odstředivá síla působící na družici rovná přitažlivé síle Země. Družice má stejnou úhlovou rychlost jako Země a jeví se proto ze Země v neměnné poloze.

12. Pozice družic se označují ve stupních, a to od nultého poledníku na východ s kladným znaménkem (nebo písmenem E- East), na západ se záporným znaménkem (nebo písmenem W – West). Příklady: ASTRA 19,2°E nebo INTELSAT -27,5°. • Družice se vynášejí na oběžnou dráhu GEO nosnými raketami. Start nosné rakety je ze základny poblíž rovníku (Francouzská Quayana, Florida apod.), aby nemuselo být použito mnoho paliva. Na oběžné dráze se palivo používá pouze pro drobné korekce polohy družic. • Výhody družicového TV vysílání: • není nutno budovat nákladné trasy s dílčími zesilovacími stanicemi, případně pokládat podmořské kabely, • pokrytí území signálem je rovnoměrnější než při pozemním vysílání, • možnost vysílání do nepřístupných oblastí (pralesy, pouště, oceány), • Příjem není ovlivněn odrazy, • TV kanály stejných kmitočtů se mohou opakovat na různých místech Země. • Nevýhody družicového TV vysílání: • omezený výkon vysílačů z důvodů omezené výroby elektrické energie, • omezená životnost družic (10 až 15 roků).

13. Na každé družici jsou umístěny transpondéry, anténní systémy a zdroje elektrické energie. • Počet transpondérů (převaděčů – vysílač, přijímač) na družici bývá od 5 do 40 a výstupní výkon transpondéru bývá od 20 W do 300 W. Používaná kmitočtová pásma se označují S (2,5 až 2,69 GHz), C (3,4 až 4,8 GHz), X (7,25 až 7,75 GHz), Ku (10,7 až 12,5 GHz), Ka (17,7 až 21,2 GHz, perspektivně až 105 GHz). • Anténní systémy umožňují ozářit určitou část zemského povrchu. • Výkon akumulátorů družice může být až 10 kW. Jsou dobíjeny ze solárních článků sestavených do velkých panelů, které se natáčejí směrem ke Slunci. • Základní popis družic a družicových TV analogových signálů: • označení družice a její pozice (např. Astra 2C, 19,2°E), • název programu – jeho náplň (např. Super RTL – rodinný), • minimální průměr (v cm) parabolické antény pro kvalitní příjem (např. 80), • číslo transpondéru (např. 49), • kmitočet nosné (např. 10,714 GHz), • polarizace (např. horizontální H nebo vertikální V), • přítomnost signálu teletextu (*), • odstup nosné zvuku a nosné obrazu (7,02 + 7,20 MHz), • televizní norma (např. G), • soustava barevné televize (např. PAL),

14. Základní popis družic a družicových TV digitálních signálů DVB-S: • označení družice a její pozice (např. Astra 3A, 23,5°E), • název programu – jeho náplň – jazyk (např. ČT1 – všeobecný – česky), • minimální průměr (v cm) parabolické antény pro kvalitní příjem (např. 60), • kmitočet nosné (např. 12,525 GHz), • polarizace (např. horizontální H nebo vertikální V), • přítomnost signálu teletextu (*), • symbolová rychlost v symbolech / s (např. 27 500), • kódový poměr konvolučního kódování FEC (např. 3/4), • Zkratka kódovacího systému (např. CRW).

15. Přijímací zařízení pro družicový příjem obsahuje kromě TVP ještě družicový přijímač a anténu vhodných parametrů. • Družicový přijímač se skládá z vnější jednotky, umístěné v ohnisku parabolické nebo ofsetové antény, a vnitřní jednotky, tj. vlastního družicového přijímače s dálkovým ovládáním, který bývá umístěn poblíž TVP. 6 Přijímací zařízení • Pro pozemní a kabelový TV přenos bývá nejčastěji přijímacím zařízením televizní přijímač TVP. Do anténního konektoru TVP se při pozemním vysílání přivádí signál z televizní antény, při kabelovém přenosu signál ze zásuvky kabelového rozvodu. • Zapojení a funkce TVP jsou popsány v jiné přednášce. • Kromě TVP je možno použít i záznamové zařízení (magnetoskop neboli videomagnetofon, případně DVD).

16. ofsetová anténa parabolická anténa • Pro příjem TV signálů z družic se používají směrové antény: • parabolická, • ofsetová (část parabolické antény), kde odrážecí plocha je ve svislé poloze, • Cassegrain (s hyperboloidním odrážečem), • Planární (matice vhodně propojených dipólů). • Základním parametrem parabolických a ofsetových antén je jejích průměr v cm, který úzce souvisí se ziskem antény. Při větším průměru antény (obvykle 60 až 80 cm) je větší i odrazná plocha soustřeďující dopadající elektromagnetické vlny do ohniska paraboloidu a tím je vyšší také zisk antény (obvykle 35 až 50 dB).

17. Základními parametry pro nastavení parabolické (ofsetové) antény jsou azimut AZ (azimutální úhel a) a elevace EL (elevační úhel e). Pro jejich stanovení je třeba znát: • zeměpisnou délku dP (Longitude) a zeměpisnou šířku g (Latitude) místa příjmu P, • pozici družice dD, ze které bude signál přijímán. • Azimut je definován: • a = 180° pro jih, • a< 180° pro východní směr, • a> 180° pro západní směr.

18. Elevace je úhel e, který svírá spojnice anténa-družice s vodorovnou rovinou v místě příjmu P. Měří se od vodorovné roviny směrem ke kolmici v bodě P.

19. Příjem signálů z více družic lze provést několika způsoby. • Přepínáním signálů ze dvou nebo více antén, z nichž každá je nasměrována na jinou družici. • Přepínáním signálů ze dvou nebo více LNB umístěných na jedné anténě (multifield). Signál z vnější jednotky umístěné přesně v ohnisku je největší, signály z ostatních vnějších jednotek poskytují signály slabší. • Pomocí rotátoru (pozicioneru) poháněného lineárním motorem je anténa natáčena na požadovanou družici. Používá se jedna vícepásmová vnější jednotka dálkově ovládaná z vnitřní jednotky po koaxiálním kabelu. K řízení se používá řídicí systém DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control).

20. Vnější jednotka bývá označována také LNB (Low Noise Block), LNC (Low Noise Convertor), vstupní jednotka nebo jen konvertor. Je umístěna v ohnisku antény a provádí zesílení signálu a následné směšování, jehož cílem je transpozice signálu na nižší kmitočet. • Na vstupu vnější jednotky je polarizér, který provádí výběr přijímaného signálu podle polarizace elektromagnetické vlny. Potřebnou polarizaci lze nastavovat mechanicky nebo magneticky, přičemž volba se provádí z vnitřní jednotky změnou napětí (-13V pro H, 17V pro V). • Kmitočtová pásma vnější jednotky (obvykle 2 až 3) jsou přepínána opět elektricky z vnitřní jednotky pomocným signálem s kmitočtem 22 kHz. • Na obrázku je vnější jednotka s šumovým číslem F = 0,2 dB, pro příjem signálů v kmitočtovém rozsahu 10,7 až 12,75 GHz, s možností připojení až 8 přijímačů.

21. Zatímco anténa a vnější jednotka jsou stejné pro příjem analogových i digitálních TV signálů, vnitřní jednotka neboli vlastní družicový přijímač se svým zapojením liší. • Ve vnitřní jednotce pro příjem analogových TV signálů se provádí druhé směšování signálu, zesílení, kmitočtová demodulace přijímaného signálu a odstranění disperzálu (signál trojúhelníkového průběhu s kmitočtem 25 Hz superponovaný k užitečnému signálu pro zajištění rovnoměrné spektrální výkonové hustoty signálu v přenosovém prostředí). • Ve vnitřní jednotce pro příjem digitálních TV signálů se uskutečňuje druhé směšování, zesílení, digitální demodulace QPSK, dekódování MPEG 2 a enkrypce signálu CA. Přijímače pro digitální signály jsou proto podstatně složitější a tedy i dražší než analogové. • Nejnovější TVP již mají družicový přijímač vestavěný a tvoří s ním jeden celek.

22. Děkuji Vám za pozornost Stanislav Hanus Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky