Радиочастотный модулятор: преобразование видеосигнала для эфирного телевидения.

Введение

Устройство, преобразующее видеосигналы в формат, используемый для внеэфирного радиочастотного вещания.

RF-модулятор (радиочастотный модулятор) – это электронное устройство, используемое для преобразования сигналов от таких устройств, как медиаплееры, видеомагнитофоны и игровые консоли, в формат, который может быть обработан устройством, предназначенным для приема модулированного RF-сигнала, например, радио- или телевизионным приемником. На вход он принимает базовый сигнал, который используется для модуляции радиочастотного источника. RF-модуляторы работают на различных каналах в зависимости от региона и интегрировались в различные устройства бытовой электроники. Однако они, как правило, обеспечивают более низкое качество изображения, чем прямое (базовое) соединение, из-за потерь, возникающих в процессе модуляции и демодуляции. В профессиональных вещательных системах используются более сложные модуляторы.

История

До введения специализированных стандартов видеоконнекторов, таких как SCART, телевизоры были разработаны для приема сигналов только через антенный разъем: сигналы исходят с телестанции, передаются по воздуху, а затем принимаются антенной и демодулируются внутри телевизора. Когда было разработано оборудование, способное использовать телевизионный приемник в качестве устройства отображения, такое как видеомагнитофоны, DVD-плееры, ранние домашние компьютеры и игровые приставки, сигнал модулировался и отправлялся на RF-вход. Антенный разъем является стандартным для всех телевизоров, даже самых старых. Этот тип RF-выхода также часто встречается на видеомагнитофонах (VCR), ранних DVD-плеерах, ранних игровых консолях и ранних домашних компьютерах. Игровые консоли первого – четвертого поколений обычно использовали этот метод для подключения к телевизору, который служил аудио- и видеоустройством для игры. Во многих случаях использовался RF-модулятор для преобразования композитного сигнала от игровой приставки и его модуляции перед отправкой на телевизор. Поскольку более поздние модели телевизоров оснащаются композитными, S-Video и компонентными видеоразъемами, которые исключают этапы модуляции и демодуляции, модуляторы больше не входят в стандартную комплектацию, а RF-модуляторы теперь в основном выпускаются сторонними производителями и приобретаются в основном для подключения современного оборудования, такого как DVD-плееры, к старым телевизорам.

Дизайн

RF-модуляция передает необходимую информацию на несущий сигнал на стандартизированной частоте. Может использоваться амплитудная или частотная модуляция, в зависимости от требований принимающего оборудования. Модулирование телевизионного сигнала со стереозвуком относительно сложно; большинство недорогих домашних телевизионных модуляторов выдают сигнал с монофоническим звуком. Даже некоторые устройства с двумя или более аудиовходами просто объединяют левый и правый аудиоканалы в один монофонический аудиосигнал. Некоторые модели, использовавшиеся в самых ранних домашних компьютерах, вообще не имели звуковой подсистемы. Большинство более дешевых модуляторов (то есть не предназначенных для профессионального использования) не оснащены фильтрацией подавленной боковой полосы. Телевизионные модуляторы обычно обеспечивают аналоговый сквозной проход сигнала, то есть принимают вход как от устройства, так и от обычной антенны, при этом сигнал антенны "проходит" на телевизор с незначительными потерями вносимого сигнала из-за добавленного модулятора. В некоторых случаях сигнал антенны всегда пропускается, а в других – отключается, когда устройство передает сигнал, и на телевизор передается только сигнал устройства, чтобы уменьшить помехи. RF-модуляторы обеспечивают относительно низкое качество изображения, поскольку качество теряется как при модуляции от исходного устройства, так и при демодуляции в телевизоре. Потребительские аудиовизуальные устройства, продаваемые в Северной Америке, обычно поставлялись с модулятором, позволяющим использовать аналоговые каналы 3 и 4. Эта возможность была предусмотрена, поскольку телевизионные каналы 3 и 4 редко назначались на одном рынке из-за взаимных помех, а использование канала 3 в основном ограничивалось средними и небольшими рынками. Это позволяло пользователю выбирать неиспользуемый канал в своем регионе, чтобы подключенное устройство могло передавать видео и аудио по радиочастотному каналу на телевизор без чрезмерных помех от вещательного сигнала. Одновременное использование и прием обоих каналов были редкими и ограничивались окраинами рынков (например, канал 3, WISC TV в Мэдисоне, штат Висконсин, и WTMJ TV, канал 4 в Милуоки, оба доступны в восточном округе Джефферсон); в этом случае, если зритель не пользовался кабельным телевидением, где можно было выбрать любой канал, ему приходилось настраиваться на канал с меньшей мощностью сигнала, использовать альтернативный вход или использовать другой модулятор, который модулировал на другом канале. В других странах RF-выход для видеооборудования использовал другие частотные диапазоны. Например, оборудование, продаваемое в Европе, Южной Африке и Гонконге, использовало для этой цели УВЧ-каналы 30–39. Оборудование, продаваемое в Японии, использовало каналы 1 или 2 (каналы 13–16 предназначены для кабельных конвертеров). Поскольку в других регионах для RF-модуляции используются другие каналы, обозначение "выход 3/4" некорректно для этих регионов. В последнее время некоторые RF-демодуляторы продаются на малоизвестных онлайн-площадках, чтобы обеспечить работу входов 3-го канала от устаревших устройств с композитным входом RCA.

RF modulation puts the desired information on to a carrier signal at a standardized frequency. Amplitude or frequency modulation may be used, as required by the receiving equipment. Modulating a TV signal with stereo sound is relatively complex; most low cost home TV modulators produce a signal with monaural audio. Even some units that have two or more audio inputs simply combine the left and right audio channels into one mono audio signal. Some used on very early home computers had no sound capability at all. Most cheaper modulators (i. e. not intended for professional use) lack vestigial sideband filtering. TV modulators generally feature analog passthrough, meaning that they take input both from the device and from the usual antenna input, and the antenna input "passes through" to the TV, with minor insertion loss due to the added device. In some cases the antenna input is always passed through, while in other cases the antenna input is turned off when the device is outputting a signal, and only the device signal is sent onward, to reduce interference. RF modulators produce a relatively poor picture, as image quality is lost during both the modulation from the source device, and the demodulation in the television. Consumer audiovisual devices sold in North America typically shipped with a modulator allowing for use on analog channels 3 and 4. This channel option was provided because television channels 3 and 4 were rarely assigned in the same market due to adjacent channel interference, and the use of channel 3 overall was mostly confined to medium or smaller markets. The choice allowed the user to select the unused channel in their area so that the connected device would be able to provide video and audio on an RF feed to the television without excessive interference from a broadcast signal. Both channels being in use and receivable were rare and confined to the outskirts of markets (for instance, channel 3, WISC TV in Madison, Wisconsin and WTMJ TV, channel 4 in Milwaukee being both available in eastern Jefferson County); in this case unless the viewer received cable television service where either channel could be chosen, they would have to tune to the channel with less power to their set, an alternate input, or use an alternate modulator which instead modulated on a different channel. Other countries had the RF output for video equipment on different groups of frequencies. For example, equipment sold in Europe, South Africa and Hong Kong used UHF channels 30–39 for this purpose. Equipment sold in Japan used channel 1 or 2 (Channel 13–16 is for cable converters). With other channels being used for RF modulation function in other regions, channel 3/4 output is a misnomer for those regions. Recently, some RF demodulators have been marketed on obscure online markets to allow channel 3 inputs from legacy devices to work on RCA composite in.

Применение

RF-модуляторы обычно встраиваются в видеомагнитофоны, игровые приставки до и включая четвертое поколение, а также в домашние компьютеры 8- и 16-битной разрядности. Некоторые системы поставлялись с внешним модуляторным блоком, который подключался как к самой системе, так и к антенным разъемам телевизора. Это объясняется тем, что устройство, выдающее RF-сигнал, как правило, должно быть сертифицировано регулирующими органами, такими как Федеральная комиссия по связи США (FCC), и, следовательно, при использовании внешнего RF-модулятора сертификации подлежал только сам модулятор, а не вся игровая система. Примером является Sup'R'Mod, разработанный для Apple II. RF-модуляторы также могут использоваться для приема аудио- и видеосигнала из композитного видео PAL или NTSC, RGB, YUV или другого композитного AV-источника и генерации широковещательного RF-сигнала, который можно подать в антенный/коаксиальный разъем телевизора. Многоканальные RF-модуляторы обычно используются в системах распределения домашнего аудио/видео. Эти устройства имеют несколько аудио- и видеовходов и один RF-выход. Аудио/видеовыходы от исходных устройств, таких как DVD-плеер, видеомагнитофон или DSS-приемник, подключаются к аудио/видеовходам модулятора. Затем модулятор программируется на передачу сигналов на определенной частоте. Этот RF-сигнал принимается подключенным телевизором. При настройке телевизора на запрограммированный канал осуществляется доступ к видео- и аудиосигналу исходного устройства. RF-модуляция может быть затруднена в системе CATV. Для блокировки определенных частот или каналов необходимо использовать фильтры верхних, нижних частот и фильтры подавления, чтобы модулятор мог транслировать аудио/видеосигнал исходного устройства на этом канале. "Профессиональные" модуляторы, используемые в индустрии CATV, обычно включают фильтрацию остаточной боковой полосы, которая обычно отсутствует в модуляторах "потребительского" класса.

Аудиомодуляторы

Аудио RF-модуляторы используются в недорогих автомобильных аудиосистемах для подключения устройств, таких как CD-чейнджеры, без необходимости модернизации штатного оборудования приборной панели. Например, выход для наушников портативного CD-плеера подключается к модулятору, который генерирует FM-радиосигнал низкой мощности, воспроизводимый через автомобильную радиоприемник. Автомобильные FM-модуляторы подвержены ухудшению качества и влиянию помех. Позже эти типы модуляторов стали использоваться в iPod и подобных портативных медиаплеерах.