Fundamentos de televisión

Telecomunicación. Imagen. Sonido. Analizador de espectros. Señal de radiofrecuencia

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'Fundamentos de televisión'

PRÁCTICAS DE FUNDAMENTOS DE TELEVISIÓN

2º Curso de Ingeniería Técnica de Telecomunicación

especialidad en Imagen y Sonido

Práctica 4: INTRODUCCIÓN AL ANALIZADOR DE ESPECTROS. MEDIDA DE LA SEÑAL DE RADIOFRECUENCIA. MEDIDA DE LA SEÑAL DE FI.

Curso 2005/2006

OBJETIVO:

- Introducirnos en el manejo del analizador de espectros.

- Analizar el espectro de las señales de radiofrecuencia (RF) en la red de distribución y en la frecuencia intermedia del receptor de TV.

MATERIAL:

- Analizador de espectros Hameg HM5014:

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- Entrenador de Televisión ER-7B:

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- Generador de funciones Kenwood FGE-1202:

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- Osciloscopio digital Agilent 54622A:

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- Mira GV-498B:

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DISPOSITIVO EXPERIMENTAL Y MÉTODO OPERATORIO:

En esta práctica trabajamos por primera vez con el analizador de espectros, siendo este un instrumento para observar y estudiar la señal de televisión modulada en radiofrecuencia. Previamente a su uso leímos el anexo B, para no efectuar alguna operación incorrecta que pudiese dañar al equipo de medida.

I.- Familiarización con el analizador de espectros:

Utilizando dos generadores de funciones hemos obtenido una señal senoidal de 10 MHz de frecuencia con una modulación en amplitud (AM) de 50 KHz. Para ello hemos configurado uno de ellos para generar la señal moduladora de 50KHz y una amplitud de 0,3Vpp y su salida la hemos conectado a la entrada de modulación del otro generador, que lo hemos configurado para generar amplitud de 1Vpp,y frecuencia 10MHz.

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La señal portadora se observa desplazada en frecuencia (10MHz), y modulada 50kHz. Se observan espectros a ambos lados tanto del desplazamiento frecuencial de la portadora como de la modulación de 50kHz ya que consideramos frecuencias negativas.

Una vez generada la señal AM la enviamos al analizador de espectros. A diferencia con el osciloscopio que mide amplitud frente al tiempo, el analizador de espectros mide potencia de señal respecto a la frecuencia.

Antes de conectar el analizador se deben tener en cuenta unas precauciones y seguir las indicaciones del anexo B:

-Nos aseguramos que su nivel de AC era inferior a +20dBm y su componente DC < 25V.

-Fijamos los valores de atenuación, rango de frecuencias y ancho de banda de resolución al máximo: ATTN=40dB, RBW=400KHz, CENTER FREQ=500MHz, SPAN=1000MHz.

-Conectamos la señal a medir a la entada del analizador.

-Variamos la señal de banda de resolución para apreciar 50KHz.

II.- Medida de la señal de radiofrecuencia:

1. En este apartado utilizamos el analizador de espectros para estudiar la señal procedente de la toma de antena del laboratorio. Realizamos un barrido frecuencial en el que tratamos de identificar los diferentes canales existentes en la antena: canales de TV analógica y digital, y señales de radio.

2. Para cada canal de televisión analógica hemos medido la frecuencia de portadora de imagen y de sonido, anotando su separación espectral. Comparamos las frecuencias obtenidas en el analizador de espectros con las teóricas y visualizamos en dichas frecuencias la existencia de un canal de televisión.

Canal

Frecuencia Canal MHz

Portadora Video MHz

Portadora Sonido MHz

Canal de TV

10

209…216

210.25

215.75

BBC (World)

21

470…478

487.25

492.75

TRT INT.

23

486…494

487.25

492.75

TVE2

29

534…542

535.25

540.75

TVE1

37

598…606

599.25

604.75

TELECINCO

41

630…638

631.25

636.75

SEÑAL PRUEBA

45

662…670

663.25

668.75

(*)

47

678…686

679.25

684.75

CANAL 4

53

726…734

727.25

732.75

A3

55

742…750

743.25

748.75

CANAL+

62

798…806

799.25

804.75

SÑAL PRUEBA

El canal 10 tiene un ancho de banda de 7MHz (banda III) y se trata de una señal por satélite. El canal 21 se trata de una cadena turca con varios picos, sobretodo a la izquierda de la frecuencia central. Los canales de la banda IV tienen un ancho de banda de 8MHz.

Hay tres tipos de señales diferentes: por satélite (extranjeras), PAL (TV terrestre), TDT (televisión digital terrestre). Como se ha podido observar, el espectro de las señales por satélite es simétrico respecto al eje vertical, al contrario que en la televisión terrestre, que la parte izquierda del eje vertical está recortada. Con respecto a la señal de televisión digital, aunque sea un canal, no se pueden distinguir ni la portadora de video, ni color, ni la de sonido.

3. La señal que introducimos a través de la carta está modulada en AM, tiene dos portadoras de sonido ya que dicha modulación es de doble banda (se utiliza un coseno para la modulación en frecuencia), en este caso aunque el ancho de banda sea grande no importa porque se realiza a través de la mira, sin embargo la modulación en banda lateral vestigial utiliza un ancho de banda reducido y es muy caro (en la transmisión de señales de TV en radiofrecuencia).

Realizamos la observación de la señal procedente de la antena colectiva del laboratorio, con el analizador de espectros, obteniendo este resultado:

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También observamos el espectro de la señal introducida por la mira, obteniendo este resultado:

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La TV analógica se modula en banda lateral vestigial, el espectro de la señal modulada en esta banda, tiene este aspecto:

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4. Hemos eliminando diferentes componentes de la señal de TV como el color, sonido, el círculo y la señal de burst para ver la modificación en la señal.

5. Identificamos la correspondencia de cada portadora en la señal y obtenemos los siguientes resultados espectrales:

-Eliminamos el color:

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-Eliminamos el sonido:

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-Eliminamos el círculo:

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-Eliminamos el Burst:

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Al eliminar el burst, no cambia la señal, pero en el entrenador observamos que desaparece el color.

III.- Medida de la señal de FI:

Es caro obtener un filtro de paso banda de 8MHz y desplazarlo para cada canal. Por ello lo que se hace es desplazar multiplicando por un coseno y pasarlo a frecuencia intermedia.

Observamos que la señal esta invertida ya que las portadoras de sonido y color se encuentran situadas a la izquierda del eje vertical, por lo que deducimos que la modulación coseno se ha hecho desde el otro lado y a de una frecuencia superior a la de ésta, debido a que la portadora de sonido es más delicada.

Para obtener la crominancia se usa la combinación de RGB, y obtener todos los colores. Sólo transmitimos R-Y (señal cuadrada) o B-Y(señal triangular). Para que ocurra una sin interponerse una con la otra, la señal cuadrada se multiplica por un coseno, y la triangular por un seno (coseno desfasado 90º), y así poder modularlas en cuadratura, conseguir que puedan oscilar sin interponerse. Además para conseguir la misma oscilación que emite el canal, se manda una muestra de esa oscilación mediante el burst, que se emite con una frecuencia de 4,43MHz. Así se obtienen los tres colores en el receptor al recibir información de la luminancia “Y”, el rojo “R” y azul “B”. El verde “G” se obtiene de la ecuación:

Y = 0'3R + 0'59G + 0'11B

Por eso al quitar el burst la imagen que vemos en la televisión es en blanco y negro, el burst es una señal de referencia con la misma frecuencia del oscilador local, que sirve como código para descifrar la información de color en un receptor de televisión.

1. Una vez localizado el módulo de FI en el plano y esquema de la placa base, conectamos la sonda del analizador en el terminal 10 del conector F de la placa base y observamos el espectro de la señal:

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2. Las frecuencias son las siguientes:

- Portadora de luminancia = 38.580MHz

- Portadora de sonido = 44.420MHz

- Portadora de crominancia = 43.230MHz

Para demodular la señal de sonido necesitamos un filtro móvil (para todos los canales y muy preciso) esa era una solución muy cara y se opto por poner un filtro en frecuencia intermedia FI, a 33MHz. Con ello se consigue una solución barata y eficiente.

Cuando sintonizamos un canal este filtro se multiplica por un oscilador que se encuentra a la derecha del espectro de la señal. El resultado es la señal en FI invertida.

3. Eliminando diferentes componentes de la señal de TV, obtenemos los siguientes resultados espectrales:

-Eliminamos el color:

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-Eliminamos el sonido:

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-Eliminamos el Círculo:

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-Eliminamos el Burst:

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Al eliminar el Burst, no cambia la señal, pero en el entrenador observamos que desaparece el color, permaneciendo el círculo y el sonido.