Rádio a televízia boli vyvinuté na základe elektronických technológií. Hoci princíp fungovania televízneho a rádiového prijímača je vo svojej podstate rovnaký, televízny prijímač navyše spracováva aj obrazový signál. Historicky, prvé bezdrôtové aplikácie pre praktické účely sa objavili začiatkom 20. storočia. V roku 1916 Sarnov v Spojených štátoch vypracoval plán na prijímanie hudobných vysielaní z rozhlasových staníc. Rozhlasové vysielanie sa neustále zlepšovalo a do roku 1935 bolo v podstate perfektné, pričom na svete existovalo 1 550 rozhlasových staníc.
Princíp fungovania rádiového signálu
Základné pojmy a klasifikácia
Programy, ktoré používajú rádiové vlny alebo drôty na prenos zvuku a obrázkov do širokej oblasti, sa spoločne označujú ako "vysielanie". Rádiový prijímač možno klasifikovať rôznymi spôsobmi:
- Podľa štruktúry: trubicové rádio, polovodičové rádio a rádio v pevnom stave.
- Podľa objemu: typ podlahy, typ pracovnej plochy, prenosný typ, typ vrecka a miniatúrny typ.
- Podľa pásma: stredná vlna, stredná krátka vlna, krátka vlna, ultra krátka vlna, dlhá, stredná a krátka vlna, plné pásmo.
- Podľa vysielacieho systému: amplitúdová modulácia a frekvenčná modulácia.
- Podľa špecifikácií programu: špeciálne a prvé, druhé, tretie a štvrté.
- Podľa použitia energie: striedavý, jednosmerný, striedavý a jednosmerný prúd.
Ďalej ho možno rozdeliť podľa špeciálneho a viacúčelového použitia na rádio do automobilu, s amplitúdovou moduláciou, prenosné, na prenos frekvencie, so záznamom, dvojitého použitia a iné viacúčelové typy.
Základné časti rádiového prijímača
Bez ohľadu na to, aký komplexný je rádiový prijímač, vždy sa skladá zo štyroch základných častí, ktoré sú kľúčové pre pochopenie jeho princípu:
- Anténa a pozemný systém: Prijíma rádiové vlny a následne reprodukuje prúdy rôznych frekvencií. Elektróny v rádiovej anténe sa pohybujú s vibráciami elektrického poľa všetkých rádiových signálov prichádzajúcich na anténu.
- Tuner: Vyberá prúd stanice, ktorú je potrebné prijať, a potláča prúd tých staníc, ktoré nie sú potrebné. Používa rezonančný obvod naladený na nosnú frekvenciu požadovanej stanice.
- Detektor: Mení prúd požadovanej stanice na užitočnú formu (zvukový signál). Nosná frekvencia je oddelená od hlasového signálu obvodom detektora.
- Reproduktor: Premieňa prúd z detektora na zvuk, ktorý môže počuť ľudské ucho.
Tieto štyri časti musia existovať pre všetky druhy prijímačov, či už ide o najjednoduchšie rudné rádio alebo komplexný televízny prijímač, aj keď v televíznom prijímači sú značne vylepšené. Rádio je schopné rozlišovať medzi jednotlivými stanicami výberom rôznych nosných frekvencií.

Prenos rádiového signálu
Rádiová komunikácia využíva na prenos informácií elektromagnetické vlny. Vysielač syntetizuje signál, ktorý je kombináciou nosnej vlny a zvukového signálu, teda dochádza k amplitúdovej modulácii alebo frekvenčnej modulácii. Táto elektromagnetická vlna, ktorá rýchlo osciluje a skladá sa z elektrického a magnetického poľa, sa prenáša do rôznych smerov.
Ľudské ucho môže počuť zvuky vo frekvenčnom rozsahu približne 20 Hz až 20 kHz, čo sa zvyčajne označuje ako zvuk. Zvukové vlny sa vo vzduchu šíria veľmi pomaly (asi 340 metrov za sekundu) a veľmi rýchlo sa rozpadajú. Aby sa zvuk preniesol na väčšie vzdialenosti, bežnou metódou je premeniť ho na elektrický signál pomocou mikrofónu. Tento elektrický signál sa mení rovnako, ako sa mení zvuk.
Priamy prenos zvukového signálu vzduchom by bol problematický, pretože frekvencia zvukového signálu (20 Hz - 20 kHz) má vlnovú dĺžku v rozsahu od 15 km do 15 000 km, čo by si vyžadovalo extrémne veľké antény. Navyše, ak by všetky stanice vysielali v rovnakom frekvenčnom pásme, signály by sa zmiešali a poslucháč by si nemohol vybrať konkrétnu stanicu. Preto sa používa metóda, kde sa zvukový signál "dopraví" na vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny, ktoré môžu rôzne vysielače využívať na prenos bez vzájomného rušenia. Týmto spôsobom je možné použiť relatívne malé antény, pretože vysoká frekvencia je za určitých podmienok schopná prenášať signál ďalej ako nízka frekvencia.
Rádiový vysielač
Rádiový vysielač spája myšlienku generovania vysokých frekvencií s premenou zvuku na elektrinu. Dokončí tiež moduláciu nízkofrekvenčného signálu a nakoniec vyšle syntetickú elektromagnetickú vlnu do vesmíru cez anténu. Vysielač musí splniť štyri hlavné úlohy:
- Transformovať zvuk na elektrický signál.
- Vytvoriť vysokofrekvenčné oscilačné vlny určitého výkonu.
- Pomocou zvukového signálu ovládať určitý parameter vysokofrekvenčnej oscilačnej vlny (modulácia).
- Vysielať elektromagnetické vlny.
Na splnenie týchto úloh musí vysielač obsahovať prevodník vysielača, vysokofrekvenčný oscilátor, modulátor, vysokofrekvenčný zosilňovač, vysielaciu anténu a napájací zdroj. Časť, ktorá generuje vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny, sa nazýva „vysokofrekvenčný oscilátor“. Proces „hostenia“ zvukového signálu na vysokofrekvenčnej oscilačnej vlne sa nazýva „modulácia“, a vysokofrekvenčná oscilačná vlna po modulácii sa nazýva „modulovaný signál“. Tento signál je následne vyžarovaný anténou na vzdialené miesto.

Rádiový prijímač: princíp superheterodynného prijímača
Úlohou prijímača je prijať elektromagnetickú vlnu vysielanú vo vzduchu a obnoviť jej pôvodný signál. Vzhľadom na množstvo rozhlasových staníc, signály prijímané anténou obsahujú nielen požadovaný signál, ale aj signály iných frekvencií. Preto je "selektivita" dôležitým ukazovateľom kvality prijímačov.
Rádiový prijímač spracováva signál nasledovne:
- Anténa: Prijíma rádiové vlny.
- Vysokofrekvenčný (VF) zosilňovač: Zosilňuje prijatý signál.
- Mixér (zmiesavač): Zmieša zosilnený signál s frekvenciou generovanou lokálnym oscilátorom prijímača. Cieľom je vytvoriť "beat" signál, známy ako medzifrekvenčný (MF) signál, ktorý má pevnú frekvenciu (napr. 455 kHz). Tento proces zabezpečuje, že všetky prichádzajúce signály sú konvertované na rovnakú medzifrekvenciu, čo zjednodušuje a zlepšuje ich ďalšie spracovanie.
- Medzifrekvenčný (MF) zosilňovač: Zosilňuje MF signál. Vďaka jeho pevnej frekvencii je možné dosiahnuť stabilné a vysokokvalitné zosilnenie.
- Detektor (demodulátor): Z MF signálu extrahuje pôvodný zvukový signál (nízkofrekvenčný signál) tým, že odstráni nosnú frekvenciu. Tento proces sa nazýva demodulácia.
- Nízkofrekvenčný (NF) zosilňovač: Zosilňuje zvukový signál z detektora.
- Reproduktor: Premieňa zosilnený zvukový signál na počuteľný zvuk.
Príklad fungovania mixéra: Ak anténa prijme signál s frekvenciou 800 kHz a oscilátor prijímača vygeneruje frekvenciu 1255 kHz, v mixéri sa zmiešajú, aby vytvorili nový signál s frekvenciou 1255 - 800 = 455 kHz (stredná frekvencia). Ak by anténa prijala signál 900 kHz, oscilátor by generoval 1355 kHz a výsledok by bol opäť 1355 - 900 = 455 kHz. Tento princíp umožňuje efektívne spracovanie signálov rôznych frekvencií na jednej konštantnej medzifrekvencii.

Princíp fungovania televízneho signálu
Definícia a úloha televízie
Televízia (gr. tele - ďaleko + lat. visio - videnie, zjav, predstava) je v najširšom zmysle prenos obrazu elektrickou cestou alebo bezdrôtový či drôtový prenos televízneho signálu na diaľku. V užšom zmysle sa definícia obmedzuje len na prenos pohyblivých obrazov. Televízia je významným prostriedkom masovej informácie a propagandy, plní informatívno-poznávaciu, výchovno-vzdelávaciu, rekreačno-oddychovú, osvetovú, regulatívnu, direktívnu a hedonistickú funkciu. Okrem šírenia publicistických a umeleckých diel podnecuje a realizuje ich tvorbu v špecifickej, audiovizuálnej interpretácii.
Z fyzikálneho hľadiska je televízia prenos obrazu elektrickou cestou pomocou elektromagnetických vĺn. Obraz sa sníma televíznou kamerou (snímací prvok, snímacia elektrónka, CCD polovodičový prvok) a získaný signál sa prenáša veľmi krátkymi elektromagnetickými vlnami vysielanými televíznym vysielačom alebo koaxiálnym káblom.
Základná štruktúra a pracovný princíp televízneho prijímača
Základný systém televízora sa skladá z troch častí: kamera, prenos a displej. Televízny prijímač, ako napríklad moderný LED televízor, je zariadenie, ktoré pomocou elektronickej technológie prenáša pohyblivý obraz a zvukové signály podľa vizuálnych charakteristík ľudského oka a vizuálnej psychológie. Skladá sa z vysokofrekvenčnej hlavy, sprievodnej zvukovej hlavy, sprievodného kanála, verejného kanála, kanála synchrónneho skenovania, farebného ovládacieho displeja a napájacieho zdroja.
Pracovný princíp televízneho prijímača je nasledovný:
- Príjem signálu: Signál prijímaný z antény vstupuje do vysokofrekvenčnej hlavy.
- Spracovanie VF signálu: Vysokofrekvenčná hlava (kanálový volič) vyberá a zosilňuje príslušný televízny signál a prevádza ho na pevnú medzifrekvenciu (MF) televízneho signálu. V zmiešavači sa zosilnený signál zmiešava s frekvenciou oscilátora, čím vzniká medzifrekvenčný signál. Obvykle sa zosilní aj zvuková informácia v podobe prvej zvukovej medzifrekvencie.
- Zosilnenie MF signálu: OMF (obrazová medzifrekvencia) zosilňuje televízny signál podľa predpísanej amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky a odladí nežiaduce frekvencie.
- Obrazový demodulátor: Nasleduje po zosilňovači obrazovej medzifrekvencie. Dnešné obrazové demodulátory sú riešené ako integrované obvody, tzv. signálové procesory. Z jeho výstupu sa napája niekoľko samostatných obvodov televízora.
- Spracovanie obrazového signálu: Obrazový signál sa za obrazovým detektorom rozdeľuje. Chromatický signál (farebná informácia) vstupuje do detektora farebných signálov (PAL, SECAM, NTSC). Rozdielové signály (napr. UR-UY a UB-UY) získané v dekodéroch sa maticujú v obrazovom procesore s jasovým signálom UY do základných signálov UR, UG, UB, ktoré budia farebnú obrazovku na troch katódach. V obrazovom procesore sa riadia základné analógové veličiny, ako jas, kontrast a farebná sýtosť, a tiež sa spracovávajú externé signály (SCART, interné signály ako Teletext, ON SCREEN).
- Rozkladové obvody: Zabezpečujú riadkovanie obrazu. Snímkový rozklad sa synchronizuje pomocou tvarovaných synchronizačných impulzov. Horizontálny aj vertikálny koncový stupeň vyrába vychyľovací prúd pre vychyľovacie cievky obrazovky a koncový stupeň horizontálneho rozkladu generuje vysoké napätie (cca 20 až 25 kV) pre anódu obrazovky. V rozkladových obvodoch sa vyrábajú aj pomocné impulzy pre korekciu geometrie obrazu.
- Obrazovka (obrazová trubica): Obrazový signál cez video zosilnenie sa posiela na katódu emitujúcich elektrónov v obrazovke, aby sa ovládal dôraz emitujúceho elektrónového lúča. Na fluorescenčnej obrazovke sa tak vytvára obraz.

Vonkajšie a interné komponenty televízora
Moderné televízory majú čoraz menej ovládacích tlačidiel na prednom paneli, väčšina funkcií sa ovláda diaľkovým ovládačom. Pre funkčnosť diaľkového ovládača je nevyhnutné, aby bol televízor v pohotovostnom režime a diaľkový ovládač bol nasmerovaný na "infračervené prijímacie okienko". Na zadnom kryte šasi sa nachádza elektrické vedenie, vstupný otvor pre prijímaciu anténu a vstupný video a audio konektor.
Šasi televízora (farebného aj čiernobieleho) sa skladá z troch častí: predný panel (predný rám), rám a zadný kryt. Pri údržbe sa zvyčajne demontuje len zadný kryt, aby sa dostalo k hlavným častiam televízora, ako je hlavná doska (jadro) a rôzne komponenty.
Zvuk v televíznom prijímači
Moderné televízne prijímače už neriešia zvuk len ako doplnkový doprovod obrazu, ale ako dokonalú zvukovú aparatúru vrátane aktívnych hlasových korekcií, ekvalizéra a kvalitnej reproduktorovej sústavy. Stereofónny zvuk alebo duálne vysielanie (výber jazykovej verzie) sú samozrejmosťou. Spracovanie zvuku sa delí na paralelné, medzinosné a kvaziparalelné. Stereofónna reprodukcia zvuku je založená na dvoch nosných frekvenciách zvuku, pričom prvá nosná prenáša informácie o oboch stereofónnych zvukoch a druhá nosná vysiela signál 2R (norma D/K) alebo R (norma B/G).
Farebné televízne systémy
Jednotlivé sústavy farebnej televízie sa líšia spôsobom zakódovania farbonosného signálu:
- NTSC (National Television System Committee): Používa sa v USA, Kanade, Mexiku a Japonsku. Prenáša všetky tri zložky obrazu (UY, UR-Y a UB-Y) s menším prenosovým pásmom pre farbu. Pre prenos dvoch rozdielových farebných signálov sa používa kvadratúrna modulácia farbonosnej vlny. Informácie o farbe sú vložené do hornej časti frekvenčného spektra. Nedostatkom tohto systému je farebné skreslenie (zmena farebného tónu a sýtosti) pri zmene prenosových podmienok a obtiažnosť magnetického záznamu.
- SECAM (Séquentiel couleur à mémoire): Koncepčne rozpracovaná vo Francúzsku (1956-1957), známa aj ako sústava postupne súčasná. Súčasne prenáša luminančný signál (jas) a jeden z dvoch rozdielových farbonosných signálov (UR-UY alebo UB-UY) s frekvenčnou moduláciou dvoch rôznych pomocných nosných frekvencií (fR=4,40625 MHz pre červený rozdielový signál, fB=4,250 MHz pre modrý rozdielový signál). Farebná informácia predchádzajúceho riadku sa v prijímači oneskoruje o jeden riadok, aby demodulačný obvod dostal oba farbonosné signály súčasne. Výhodou SECAMu je zabránenie vzájomného ovplyvňovania farbonosných zložiek.
- PAL (Phase Alternating Line): Rozpracovaná v laboratóriách firmy Telefunken začiatkom 60. rokov profesorom Walterom Bruchom. Využíva a zdokonaľuje prenosové vlastnosti systému NTSC pre európske normy a kombinuje ich s princípmi SECAM. Z NTSC prevzala spôsob vytvárania prenosových signálov (UY, UR-Y, UB-Y) a prenos rozdielových farebných signálov kvadratúrnou moduláciou. Zo SECAM prevzala princíp oneskorenia farbonosného signálu v dobe trvania jedného riadku v dekódovacích obvodoch. Novinkou v PAL je striedanie fázy nosnej vlny v kanále UR-Y o 180° v nasledujúcich riadkoch a iný spôsob rozdelenia kvadratúrne modulovaného farbonosného signálu. Existuje viacero variantov PAL (PALS, PALDL, PALN, PAL plus).

Vysoké rozlíšenie (HDTV) a budúce štandardy
Televízia s vysokou rozlišovacou schopnosťou HDTV (High Definition Television) bola vyvinutá v Japonsku. Podstatnou zmenou je zdvojnásobenie počtu riadkov (na 1 250) so snímkovou frekvenciou 50 Hz a zmenou pomeru strán z 4:3 na 16:9. Sledovanie širšej obrazovky je prirodzenejšie a príjemnejšie, pretože vypĺňa zorné pole diváka a viac ho vtiahne do diania. Zavedenie HDTV však vyžaduje komplexné zmeny v celom televíznom reťazci, vrátane výmeny televízneho prijímača, a nový systém vysielania. Európsky prenosový štandard MAC (Multiplexed Analogue Components) bol pripravený, aby umožnil postupný prechod k televízii s vysokým rozlíšením. Zatiaľ čo súčasné televízne systémy vysielajú informácie o jase, farbe obrazu a doprovodný zvuk súčasne v troch rôznych frekvenčných rozsahoch, v systéme MAC sú informácie prenášané oddelene, jedna za druhou, v jednom "pakete" v dobe trvania jedného riadku. Tento spôsob prináša množstvo výhod, ako je skvalitnenie obrazu a možnosť digitalizácie zvukového doprovodu (napr. D2-MAC ponúka až osem zvukových kanálov), hoci má aj svoje nevýhody.
Digitálne televízne vysielanie (DVB)
Úvod do DVB
Digitálna televízia je v súčasnosti dostupná najmä prostredníctvom satelitného vysielania (systém DVB-S). Prechod na televízne vysielanie v systéme DVB-T sa týka domácností, ktoré prijímajú televízny signál individuálnymi alebo spoločnými televíznymi anténami (STA). Kábloví operátori v niektorých oblastiach poskytujú digitálnu televíziu v systéme DVB-C, a to metalickými alebo optickými sieťami, alebo cez systémy MMDS a MVDS. Telekomunikační operátori ponúkajú digitálnu televíziu s využitím technológie IPTV (retransmisia televíznych programov s využitím internetového protokolu).
DVB-S (Digital Video Broadcasting - Satellite)
DVB-S je skratka pre Digital Video Broadcasting - Satellite, čo znamená „digitálne televízne vysielanie cez satelit“ alebo jednoducho satelitná digitálna televízia. DVB-S poskytuje vysielanie televízneho signálu z družice priamo do domácnosti, čo umožňuje jeho príjem bez výnimky na území celej Slovenskej republiky vďaka 100% pokrytiu signálom.
Na prijímanie televízneho DVB-S signálu potrebujeme digitálny satelitný komplet, ktorý tvorí:
- Satelitná anténa - parabola: Upevní sa na stenu alebo strechu.
- LNB konvertor: Súčasť paraboly, spája sa káblom s digitálnym prijímačom.
- Digitálny prijímač (set-top box): Prepojený s televízorom, vkladá sa do neho karta pre sledovanie vybraných programov. V ponuke je množstvo prijímačov, od jednoduchých až po najmodernejšie PVR HD prijímače, ktoré umožňujú sledovať programy vo vysokom rozlíšení a súčasne nahrávať na zabudovaný harddisk.
DVB-S ponúka široký výber programov v digitálnej obrazovej a zvukovej kvalite, vrátane slovenských a českých programov (často aj bez mesačných poplatkov), tematických a prémiových programov, a veľkého počtu nekódovaných (bezplatných) programov. Divák môže využívať doplnkové funkcie ako digitálne nahrávanie, elektronický programový sprievodca (EPG), voľba jazykovej verzie či rodičovský zámok.

DVB-C (Digital Video Broadcasting - Cable)
DVB-C je skratka pre Digital Video Broadcasting - Cable, čo znamená digitálne televízne vysielanie cez káblové distribučné siete (metalické alebo optické) alebo cez systémy MMDS a MVDS, teda digitálna káblová televízia. Služby DVB-C poskytujú zväčša kábloví operátori, ktorí dosiaľ poskytovali analógovú káblovú televíziu.
Na prijímanie televízneho DVB-C signálu potrebujeme:
- Digitálny prijímač (set-top box): Prípadne MMDS alebo MVDS anténu. Ak už máme káblový rozvod, set-top box stačí zapojiť do káblovej zásuvky a prepojiť s televízorom. V ponuke sú rôzne DVB-C set-top boxy, od základných dekodérov po HD prijímače a sofistikované media boxy/DVR rekordéry. Tie často poskytujú samotní operátori.
DVB-C poskytuje vysokú kvalitu obrazu a zvuku, umožňuje prijímať a sledovať desiatky až stovky programov rozdelených do balíčkov a ponúka množstvo funkcií. Programy sú spravidla rozdelené do tematických balíkov (filmové, športové, hudobné, dokumentárne). Umožňuje tiež nahrávať vysielanie na internú pamäť (pevný disk v DVR boxe), pričom rekordéry s viacerými tunermi ponúkajú možnosť nahrávať niekoľko programov súčasne. K dispozícii je výber jazykovej verzie, širokouhlý formát, zobrazenie informácií na obrazovke, služby VoD (video na požiadanie) a počúvanie rozhlasového vysielania. Dôležitou výhodou DVB-C je, že popri digitálnej televízii paralelne umožňuje aj príjem analógovej káblovej televízie. Z jednej zásuvky je možné pripojiť aj služby vysokorýchlostného internetu a telefónne služby.
High Definition Set Top Box DVB C
DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial)
Prechod na televízne vysielanie v systéme DVB-T sa týka slovenských domácností, ktoré prijímajú televízny signál individuálnymi anténami alebo spoločnými televíznymi anténami (STA). Na príjem digitálneho televízneho signálu je potrebné splniť tri základné podmienky:
- Byť na území s pokrytím DVB-T signálu.
- Mať správne nastavenú anténu.
- Vlastniť DVB-T tuner.
Nastavenie antény
Pri prechode z analógového na digitálny príjem je potrebné zmeniť polarizáciu antény z horizontálnej na vertikálnu, teda otočiť ju o 90 stupňov. Staršie koaxiálne káble alebo dvojlinky nemusia byť vhodné pre prenos DVB-T signálu kvôli útlmu, preto sa odporúča natiahnuť nový kábel od antény k televízoru. V niektorých lokalitách, najmä v pohraničných oblastiach, môže byť potrebných viac antén pre príjem signálov z rôznych smerov, pričom sa používajú kanálové zlučovače. Anténu je potrebné nastaviť smerom na vysielač, pri čom môžu pomôcť mobilné aplikácie, ktoré zobrazia presný azimut. V zložitejších podmienkach je vhodné osloviť odborníka, ktorý odporučí veľkosť antény a zabezpečí jej pevnú inštaláciu. Riešenie spoločných rozvodov v bytových domoch je tiež vhodné prenechať odborníkom, ktorí dokážu signál vetviť a nastaviť tak, aby aj vo vzdialenosti 100 metrov od antény či rozbočovača bol dostatočne silný signál.

Set-top boxy a ich funkcie
Ďalšou nevyhnutnou súčasťou DVB-T reťazca je samotný prijímač signálu. Moderné televízory ho už majú štandardne zabudovaný. Ak ho používateľ nemá, musí si zaobstarať externý DVB-T prijímač v podobe tzv. set-top boxu. Tieto boxy sú vybavené HDMI aj SCART portami, takže sú kompatibilné so staršími aj novšími televízormi. Mnohé programy vo vyššom rozlíšení vyžadujú normu MPEG4, ktorú podporujú aj externé set-top boxy. Ponuka externých DVB-T prijímačov je široká, líšia sa veľkosťou, funkciami a možnosťou prijímať platené programy. Pre platené programy musia byť vybavené CI slotom, do ktorého sa vkladá dekódovacia karta s predplatenou ponukou.
Doplnkové programy sú ďalšou výhodou DVB-T vysielania. Aktuálne je k dispozícii EPG (elektronický programový sprievodca), ktorý obsahuje podrobné informácie o vysielaných programoch a umožňuje naprogramovať nahrávanie. S DVB-T signálom sa počíta aj v budúcnosti, pričom sa testuje HBB TV (televízia s hybridným, interaktívnym vysielaním), ktorá prepojí televíziu s internetovým pripojením a sprístupní divákom dodatočný obsah.
High Definition Set Top Box DVB C
tags: #zariadenie #na #prijimanie #signalov #radioveho #alebo