テレビ送信機

テレビ送信機は、地上（無線）テレビ放送に使用される送信機です。これは、動画を表すビデオ信号と同期したオーディオチャネルを運ぶ電波を放射する電子デバイスであり、一般の視聴者が所有するテレビ受信機（「テレビ」または「TV」）で受信され、画面に画像が表示されます。テレビ送信機は、コンテンツを生成する放送スタジオとともにテレビ局と呼ばれます。テレビ送信機は政府からライセンスを受ける必要があり、特定の周波数チャネルと電力レベルに制限されています。VHFおよびUHF帯域の周波数チャネルで送信します。これらの周波数の電波は見通し線で移動するため、送信局の高さに応じて、地平線によって受信距離が 40 ～ 60 マイルに制限されます。

テレビ送信機は、2 つの異なる技術のいずれかを使用します。アナログでは、画像と音声がアナログ信号で無線搬送波に変調されて送信され、デジタルでは、画像と音声がデジタル信号で送信されます。元のテレビ技術であるアナログテレビは、2006 年に始まった移行の中で、多くの国でデジタルテレビ(DTV) システムに置き換えられ始めました。これらは、アナログよりも解像度が高く、画面アスペクト比が広いHDTV (高精細度テレビ)と呼ばれる新しい形式で画像を送信します。DTV では、複数の DTV チャネルを 1 つのアナログチャネルと同じ帯域幅で送信できるため、希少な無線スペクトル帯域幅をより効率的に使用します。アナログテレビとデジタルテレビの両方で、さまざまな国が互換性のないいくつかの変調規格を使用して、ビデオ信号とオーディオ信号を無線搬送波に追加しています。

主にアナログシステムの原理は、VSB および FM 変調段階の多重化により、通常はデジタル送信機よりも複雑になるため、要約されています。

送信機の種類

送信機にはさまざまな種類があり、

システム標準
出力
バックアップ設備、通常は変調器、マルチプレクサ、パワーアンプ
アナログテレビシステム用のステレオ（またはデュアルサウンド）機能
アナログテレビシステム用の音声と映像のパワー結合原理
最終増幅段の能動回路素子

システム標準

ITU（国際電気通信連合）による放送規格に関する国際計画は、通常ストックホルム計画（1961年）として知られ、放送で使用される規格を定義しています。この計画では、送信機にとって最も重要な数値は、無線周波数、音声と映像の搬送波間の周波数分離、および帯域幅です。 ^[1]

送信機の入力段

オーディオ(AF) 入力 (ステレオ放送の場合は入力) は、通常、最大帯域幅 15 kHz、最大レベル 0 dBm の信号です。プリエンファシス時間定数は 50 μs です。バッファステージを通過後の信号は変調器に適用され、中間周波数キャリア (IF) を変調します。変調技術は通常、周波数変調(FM) で、最大偏差は一般に50 kHz (0 dBm レベルで 1 kHz 入力の場合) です。

ビデオ(VF) 入力は、75 Ω インピーダンスで最大 1 ボルトの複合ビデオ信号 (同期信号を含むビデオ情報) です。 (1 V の制限は輝度信号用です。オペレータによっては、1 V をわずかに超える重畳されたカラー信号を受け入れる場合もあります。) バッファと 1 V クリッピング回路の後、信号は変調器に適用され、そこで中間周波数信号 (音声信号に使用される信号とは異なります) が変調されます。変調器は振幅変調器で、1 V VF が低レベル IF に対応し、0 ボルト VF が高レベル IF に対応するように IF 信号を変調します。AM 変調器は、変調信号に 2 つの対称サイドバンドを生成します。したがって、IF 帯域幅はビデオ帯域幅の 2 倍になります。(つまり、VF 帯域幅が 4.2 MHz の場合、IF 帯域幅は 8.4 MHz です。) ただし、変調器の後には、残留サイドバンド(VSB) フィルタと呼ばれる特殊なフィルタが続きます。このフィルタは、片方のサイドバンドの一部を抑制するために使用され、帯域幅が縮小されます。(両方のサイドバンドには同一の情報が含まれているため、この抑制によって情報が失われることはありません。) 抑制によって位相遅延の問題が発生しますが、VSB ステージには位相を均等化する補正回路も含まれています。

出力段

変調された信号はミキサー（周波数変換器とも呼ばれる）に適用されます。ミキサーへの別の入力は、通常クリスタルオーブン発振器で生成され、サブキャリアとして知られています。ミキサーの2つの出力は、2つの信号の和と差です。不要な信号（通常は和）はフィルターで除去され、残った信号が無線周波数（RF）信号になります。次に、信号は増幅段に適用されます。直列増幅器の数は、必要な出力電力によって異なります。最終段は通常、多数の並列パワートランジスタで構成される増幅器です。ただし、古い送信機では、テトロードまたはクライストロンも使用されます。

現代のソリッドステート VHF および UHF 送信機では、出力段にLDMOSパワートランジスタが選ばれており、最新製品では効率と電力密度を高めるために 50V LDMOS デバイスを採用しています。放送業界では「ドレイン変調」と呼ばれることが多いエンベロープトラッキングを使用すると、さらに高いエネルギー効率を実現できます。

聴覚と視覚の信号を組み合わせる

方法は2つあります。

スプリットサウンドシステム: 2 つの並列送信機があり、1 つは音声信号用、もう 1 つは視覚信号用です。信号は混合され、増幅された後、高出力コンバイナを介して出力で結合されます。これは、ほとんどの高出力アプリケーションで使用されるシステムです。

テレビ送信機（インターキャリア方式）のブロック図。

インターキャリアシステム:入力段は 2 つあり、1 つはAF用、もう 1 つはVF用です。2 つの信号は、低電力IF回路 (つまり、変調器の後)で結合されます。ミキサーとアンプは両方の信号に共通なので、システムには高電力コンバイナは必要なく、したがって価格と消費電力は同じ動作レベルのスプリットサウンドシステムよりも大幅に低くなります。2 つの信号がアンプを通過すると相互変調積が発生するため、インターキャリアシステムは高電力アプリケーションには適していません。低電力送信機の場合、出力で相互変調積を除去するノッチフィルターを使用する必要があります。

出力

送信機の出力電力は、同期パルス中の電力として定義されます（実際の出力電力はコンテンツに応じて異なります）。送信機器とアンテナからの定量化可能な電力は互いに異なります。アンテナの出力電力はERPと呼ばれ、次の式で表されます。

$P_{A}=P_{0}\cdot G_{A}$

ここで、P _{o は}出力電力を表し、G _{a は}アンテナ利得を表します。

参照

参考文献

^ ポール・シュライター著『アナログテレビ放送システム』

さらに読む

バーナード・グロブ、チャールズ・E・ハーンドン：テレビとビデオシステム、グレンコー・マグロウヒル
参考データ：無線技術者、第 30 章、Howard W.Sams Co Inc.、インディアナポリス、1977 年、ISBN 0-672-21218-8
FARWAY IRFC、テレビおよびラジオ伝送、ラジオデータシステムエンコーダ、放送技術

[1] ポール・シュライター著『アナログテレビ放送システム』