جهاز إرسال تلفزيوني

جهاز إرسال التلفزيون هو جهاز يُستخدم للبث التلفزيوني الأرضي (عبر الهواء) . وهو جهاز إلكتروني يُشع موجات راديوية تحمل إشارة فيديو تمثل صورًا متحركة، بالإضافة إلى قناة صوتية متزامنة ، تستقبلها أجهزة استقبال التلفزيون (أجهزة التلفاز) التابعة للجمهور، والتي تعرض الصورة على الشاشة. يُطلق على جهاز إرسال التلفزيون، مع استوديو البث الذي يُنتج المحتوى، اسم محطة تلفزيونية . يجب أن تحصل أجهزة إرسال التلفزيون على ترخيص من الحكومات، وتقتصر على تردد معين ومستوى طاقة محدد. تبث هذه الأجهزة على ترددات ضمن نطاقي VHF و UHF . ونظرًا لأن موجات الراديو في هذه الترددات تنتقل عبر خط البصر ، فإن مدى استقبالها محدود بالأفق، حيث يتراوح بين 40 و60 ميلًا، وذلك حسب ارتفاع محطة الإرسال.

تستخدم أجهزة إرسال التلفزيون إحدى تقنيتين مختلفتين: التناظرية ، حيث تُنقل الصورة والصوت عبر إشارات تناظرية مُعدّلة على الموجة الحاملة الراديوية ، والرقمية، حيث تُنقل الصورة والصوت عبر إشارات رقمية . بدأت تقنية التلفزيون الأصلية، التلفزيون التناظري ، بالانحسار تدريجيًا في عام 2006 في العديد من البلدان، لتحل محلها أنظمة التلفزيون الرقمي (DTV). تبث هذه الأنظمة الصور بتنسيق جديد يُسمى HDTV ( التلفزيون عالي الوضوح )، والذي يتميز بدقة أعلى ونسبة عرض إلى ارتفاع أكبر من التلفزيون التناظري. يُحسّن التلفزيون الرقمي من استخدام نطاق التردد الراديوي المحدود ، حيث يُمكن بث عدة قنوات رقمية في نفس نطاق التردد الذي تبثه قناة تناظرية واحدة. في كل من التلفزيون التناظري والرقمي، تستخدم دول مختلفة معايير تعديل غير متوافقة لإضافة إشارات الفيديو والصوت إلى الموجة الحاملة الراديوية .

يتم تلخيص مبادئ الأنظمة التناظرية بشكل أساسي لأنها عادة ما تكون أكثر تعقيدًا من أجهزة الإرسال الرقمية بسبب تعدد إرسال مراحل VSB و FM.

توجد أنواع عديدة من أجهزة الإرسال، وذلك بحسب

• معيار النظام
• طاقة الخرج
• مرفق احتياطي، عادةً ما يكون مُعدِّل الإشارة، ومُضاعِف الإرسال، ومُضخِّم الطاقة
• خاصية الصوت المجسم (أو الصوت المزدوج )، لأنظمة التلفزيون التناظرية
• مبدأ الجمع بين القوة الصوتية والبصرية، لأنظمة التلفزيون التناظرية
• عنصر الدائرة النشطة في مرحلة مكبر الصوت النهائية

تُحدد خطة ستوكهولم (1961)، وهي خطة دولية صادرة عن الاتحاد الدولي للاتصالات ( ITU ) بشأن معايير البث ، المعايير المستخدمة في البث . وتُعتبر أهم المعايير لأجهزة الإرسال في هذه الخطة هي الترددات الراديوية ، والفصل الترددي بين الموجات الصوتية والمرئية، وعرض النطاق الترددي . ^{[ 1 ]}

عادةً ما تكون إشارة الصوت ( أو الإشارات في حالة البث الستيريو ) ذات  نطاق ترددي أقصى يبلغ 15 كيلوهرتز ومستوى طاقة أقصى يبلغ 0 ديسيبل ميلي واط. يبلغ ثابت زمن ما قبل التشديد 50 ميكروثانية. تُطبَّق  الإشارة، بعد مرورها بمراحل التخزين المؤقت ، على مُعدِّل ، حيث تُعدِّل ترددًا وسيطًا . عادةً ما تكون تقنية التعديل هي تعديل التردد (FM) بانحراف أقصى نموذجي يبلغ 50  كيلوهرتز (لإشارة دخل بتردد 1  كيلوهرتز ومستوى طاقة 0 ديسيبل ميلي واط).

إشارة الفيديو ( VF) هي إشارة فيديو مركبة (معلومات الفيديو مع إشارة التزامن ) بحد أقصى 1 فولت على مقاومة 75 أوم. (يُطبق حد 1 فولت على إشارة الإضاءة ، وقد يقبل بعض المشغلين إشارات ألوان متراكبة تتجاوز 1 فولت بقليل). بعد دوائر التخزين المؤقت ودائرة قص الإشارة عند 1 فولت ، تُطبق الإشارة على المُعدِّل حيث يقوم بتعديل إشارة تردد وسيط (تختلف عن تلك المستخدمة لإشارة الصوت). المُعدِّل هو مُعدِّل سعة يقوم بتعديل إشارة التردد الوسيط بحيث يتوافق 1 فولت VF مع مستوى منخفض من التردد الوسيط، بينما يتوافق 0 فولت VF مع مستوى عالٍ منه. يُنتج مُعدِّل السعة نطاقين جانبيين متناظرين في الإشارات المُعدَّلة. وبالتالي، يكون عرض نطاق التردد الوسيط ضعف عرض نطاق الفيديو (أي إذا كان عرض نطاق الفيديو 4.2  ميجاهرتز، فإن عرض نطاق التردد الوسيط هو 8.4  ميجاهرتز). مع ذلك، يتبع المُعدِّل مُرشِّح خاص يُعرف باسم مُرشِّح النطاق الجانبي المتبقي (VSB). يُستخدم هذا المرشح لكبح جزء من إحدى الحزمتين الجانبيتين، مما يقلل من عرض النطاق الترددي. (بما أن كلتا الحزمتين الجانبيتين تحتويان على معلومات متطابقة، فإن هذا الكبح لا يُسبب فقدانًا للمعلومات). على الرغم من أن الكبح يُسبب مشاكل في تأخير الطور، إلا أن مرحلة VSB تتضمن أيضًا دوائر تصحيح لمعادلة الطور.

تُطبَّق الإشارة المُعدَّلة على مُخَلِّط (يُعرف أيضًا بمُحَوِّل التردد ). ويُعرف مُدخِل آخر للمُخَلِّط، والذي يُنتَج عادةً في مُذبذب فرن بلوري، باسم الموجة الحاملة الفرعية . ويُمثِّل مُخرَجا المُخَلِّط مجموع وفرق إشارتين. تُصفَّى الإشارة غير المرغوب فيها (عادةً المجموع)، وتكون الإشارة المتبقية هي إشارة التردد الراديوي ( RF ). ثم تُطبَّق الإشارة على مراحل التضخيم . ويعتمد عدد مُضخِّمات التوالي على طاقة الخرج المطلوبة . وتتكون المرحلة النهائية عادةً من مُضخِّم يتألف من العديد من ترانزستورات الطاقة المتوازية . ولكن في أجهزة الإرسال القديمة، تُستخدم أيضًا الصمامات الرباعية أو الكليسترونات .

في أجهزة الإرسال الحديثة ذات الحالة الصلبة بترددات VHF وUHF، تُعد ترانزستورات الطاقة LDMOS الخيار الأمثل لمرحلة الإخراج، حيث تستخدم أحدث المنتجات ترانزستورات LDMOS بجهد 50 فولت لتحقيق كفاءة وكثافة طاقة أعلى. ويمكن تحقيق كفاءة طاقة أعلى باستخدام تقنية تتبع الغلاف ، والتي تُعرف في مجال البث باسم "تعديل المصرف".

هناك طريقتان:

• نظام الصوت المنفصل : يتكون من جهازَي إرسال متوازيين، أحدهما للإشارة الصوتية والآخر للإشارة المرئية. تُخلط الإشارات وتُضخّم قبل دمجها عند المخرج عبر مُجمِّع طاقة عالي . هذا هو النظام المُستخدم في معظم التطبيقات عالية الطاقة.

• نظام الموجات الحاملة المتداخلة : يتكون من مرحلتين للإدخال، واحدة للتردد الصوتي (AF) والأخرى للتردد المرئي (VF ) . يتم دمج الإشارتين في دوائر تردد وسيط منخفضة الطاقة (أي بعد المُعدِّلات). ولأن الخلاط والمضخمات مشتركة بين الإشارتين، لا يحتاج النظام إلى مُجمِّعات عالية الطاقة، وبالتالي يكون سعره واستهلاكه للطاقة أقل بكثير من نظام الصوت المنفصل ذي المستوى التشغيلي نفسه. من الآثار السلبية لمرور الإشارتين عبر المضخمات ظهور نواتج التشكيل البيني ، لذا فإن نظام الموجات الحاملة المتداخلة غير مناسب للتطبيقات عالية الطاقة. في حالة أجهزة الإرسال منخفضة الطاقة، يجب استخدام مرشح حجب لرفض نواتج التشكيل البيني عند المخرج.

تُعرَّف قدرة خرج جهاز الإرسال بأنها القدرة أثناء نبضة التزامن (تختلف قدرة الخرج الفعلية باختلاف المحتوى). وتختلف القدرة القابلة للقياس من جهاز الإرسال والهوائي . تُعرف قدرة خرج الهوائي باسم ERP ، والتي تُعبَّر عنها بالصيغة التالية:

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

حيث يمثل P _o قدرة الخرج، ويمثل G _a كسب الهوائي.

• تعديل السعة
• واجهة تسلسلية غير متزامنة
• محطة إعادة بث
• أنظمة البث التلفزيوني
• كسب تفاضلي
• الطور التفاضلي
• أنبوب الإخراج الاستقرائي
• طريقة التداخل بين الموجات الحاملة
• رابط الاستوديو/جهاز الإرسال (STL)
• جهاز الإرسال
• رابط جهاز الإرسال/الاستوديو (TSL)
• محطة الإرسال
• ناقل

• برنارد غروب، تشارلز إي. هيرندون: أنظمة التلفزيون والفيديو ، غلينكو ماكجرو هيل
• بيانات مرجعية لكتاب مهندسي الراديو ، الفصل 30، شركة هوارد دبليو سامز، إنديانابوليس، 1977، رقم ISBN 0-672-21218-8
• فارواي IRFC، البث التلفزيوني والإذاعي، أجهزة تشفير نظام بيانات الراديو، تقنيات البث