Fernsehsender

Ein Fernsehsender dient der terrestrischen ( drahtlosen) Fernsehübertragung . Er ist ein elektronisches Gerät, das Radiowellen aussendet , welche ein Videosignal mit bewegten Bildern und einen synchronisierten Tonkanal übertragen. Dieses Signal wird von Fernsehgeräten (Fernsehern) empfangen und auf einem Bildschirm dargestellt. Ein Fernsehsender bildet zusammen mit dem Sendestudio , das die Inhalte produziert, eine Fernsehstation . Fernsehsender benötigen eine staatliche Lizenz und sind auf bestimmte Frequenzkanäle und Sendeleistungen beschränkt. Sie senden auf Frequenzkanälen im VHF- und UHF - Band. Da sich Radiowellen dieser Frequenzen in Sichtlinie ausbreiten , ist ihre Reichweite durch den Horizont auf 40–60 Meilen (ca. 65–95 km) begrenzt, abhängig von der Höhe der Sendestation.

Television transmitters use one of two different technologies: analog, in which the picture and sound are transmitted by analog signalsmodulated onto the radio carrier wave, and digital in which the picture and sound are transmitted by digital signals. The original television technology, analog television, began to be replaced in a transition beginning in 2006 in many countries with digital television (DTV) systems. These transmit pictures in a new format called HDTV (high-definition television) which has higher resolution and a wider screen aspect ratio than analog. DTV makes more efficient use of scarce radio spectrumbandwidth, as several DTV channels can be transmitted in the same bandwidth as a single analog channel. In both analog and digital television, different countries use several incompatible modulation standards to add the video and audio signals to the radio carrier wave.

The principles of primarily analog systems are summarized as they are typically more complex than digital transmitters due to the multiplexing of VSB and FM modulation stages.

There are many types of transmitters depending on

• The system standard
• Output power
• Back up facility, usually the Modulator, Multiplexer and Power Amplifier
• Stereophonic (or dual sound) facility, for analogue TV systems
• Aural and visual power combining principal, for analogue TV systems
• Active circuit element in the final amplifier stage

An international plan by ITU (International Telecommunication Union) on broadcast standards which is usually known as Stockholm plan (1961) defines standards used in broadcasting. In this plan, most important figures for transmitters are radio frequency, frequency separation between aural and visual carriers and band width. ^[1]

Das Audiosignal (NF-Eingang bzw. die Eingänge bei Stereoübertragung ) hat üblicherweise eine maximale Bandbreite von 15 kHz und einen maximalen Pegel von 0 dBm. Die Vorverzerrungszeitkonstante beträgt 50 µs. Das Signal wird nach Durchlaufen der Pufferstufen einem Modulator zugeführt, der einen Zwischenfrequenzträger (ZF) moduliert . Üblicherweise wird Frequenzmodulation (FM) mit einer typischen maximalen Frequenzabweichung von 50 kHz (bei 1 kHz Eingangssignal und 0 dBm Pegel) verwendet.

Das Video- Eingangssignal (VF) ist ein zusammengesetztes Videosignal (Videoinformation mit Synchronsignal ) mit maximal 1 Volt an 75 Ω Impedanz. (Die 1-V-Grenze gilt für das Luminanzsignal . Einige Betreiber akzeptieren überlagerte Farbsignale mit einer Spannung von etwas über 1 V.) Nach Pufferung und 1-V - Begrenzungsschaltungen wird das Signal dem Modulator zugeführt, der ein Zwischenfrequenzsignal (ZF-Signal) moduliert (dieses unterscheidet sich vom ZF-Signal für das Audiosignal). Der Modulator ist ein Amplitudenmodulator ( AM) , der das ZF-Signal so moduliert, dass 1 V VF einem niedrigen ZF-Pegel und 0 V VF einem hohen ZF-Pegel entspricht. Der AM-Modulator erzeugt zwei symmetrische Seitenbänder im modulierten Signal. Die ZF-Bandbreite ist somit doppelt so groß wie die Videobandbreite. (Beispiel: Bei einer VF-Bandbreite von 4,2 MHz beträgt die ZF-Bandbreite 8,4 MHz.) Dem Modulator folgt ein spezielles Filter, das sogenannte Vestigal-Sideband -Filter (VSB-Filter). Dieser Filter dient zur Unterdrückung eines Teils eines Seitenbandes, wodurch die Bandbreite reduziert wird. (Da beide Seitenbänder identische Informationen enthalten, führt diese Unterdrückung nicht zu einem Informationsverlust.) Obwohl die Unterdrückung Phasenverzögerungen verursacht, enthält die VSB-Stufe auch Korrekturschaltungen zum Phasenausgleich.

Das modulierte Signal wird einem Mischer (auch Frequenzumsetzer genannt ) zugeführt. Ein weiteres Eingangssignal des Mischers, das üblicherweise in einem Quarzoszillator erzeugt wird, ist der Hilfsträger . Die beiden Ausgänge des Mischers sind die Summe und die Differenz der beiden Signale. Das unerwünschte Signal (üblicherweise die Summe) wird herausgefiltert, und das verbleibende Signal ist das Hochfrequenzsignal ( HF- Signal). Dieses Signal wird dann den Verstärkerstufen zugeführt . Die Anzahl der in Reihe geschalteten Verstärker hängt von der benötigten Ausgangsleistung ab . Die letzte Stufe ist üblicherweise ein Verstärker mit vielen parallelgeschalteten Leistungstransistoren . In älteren Sendern wurden jedoch auch Tetroden oder Klystrons verwendet.

In modernen Halbleiter-VHF- und UHF-Sendern sind LDMOS- Leistungstransistoren die erste Wahl für die Ausgangsstufe. Neueste Produkte verwenden 50-V-LDMOS-Transistoren für höhere Effizienz und Leistungsdichte. Eine noch höhere Energieeffizienz lässt sich durch Envelope Tracking (HTM) erzielen , das in der Rundfunkbranche oft als Drain-Modulation bezeichnet wird.

Es gibt zwei Methoden:

• Split-Sound-System : Zwei parallele Sender, einer für das Audiosignal und einer für das Videosignal, werden gemischt und verstärkt, bevor sie am Ausgang über einen Hochleistungskombinierer zusammengeführt werden . Dieses System kommt in den meisten Hochleistungsanwendungen zum Einsatz.

• Intercarrier-System : Es gibt zwei Eingangsstufen, eine für NF und eine für VF . Die beiden Signale werden in leistungsschwachen ZF- Schaltungen (d. h. nach den Modulatoren) kombiniert. Da Mischer und Verstärker für beide Signale gemeinsam genutzt werden, benötigt das System keine Hochleistungskombinierer. Dadurch sind Preis und Stromverbrauch deutlich geringer als bei einem Split-Sound-System mit vergleichbarer Leistung. Ein unerwünschter Effekt der beiden Signale, die die Verstärker durchlaufen, sind Intermodulationsprodukte . Daher ist das Intercarrier-System nicht für Anwendungen mit hoher Leistung geeignet. Bei Sendern mit geringerer Leistung muss am Ausgang ein Kerbfilter zur Unterdrückung der Kreuzmodulationsprodukte eingesetzt werden.

Die Ausgangsleistung des Senders ist die Leistung während des Synchronisationsimpulses (die tatsächliche Ausgangsleistung ist inhaltsabhängig). Die messbare Leistung des Senders und der Antenne unterscheiden sich. Die Ausgangsleistung der Antenne wird als effektive Antennenleistung (ERP) bezeichnet und durch die folgende Formel dargestellt:

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

wobei P _o die Ausgangsleistung und G _a den Antennengewinn darstellt.

• Amplitudenmodulation
• Asynchrone serielle Schnittstelle
• Rundfunkrelaisstation
• Fernsehsysteme
• Differenzverstärkung
• Differenzphase
• Induktive Ausgangsröhre
• Intercarrier-Methode
• Studio/Sender-Verbindung (STL)
• Sender
• Sender-/Studioverbindung (TSL)
• Sendestation
• Transposer

• Bernard Grob, Charles E. Herndon: Fernseh- und Videosysteme , Glencoe McGraw-Hill
• Referenzdaten für Funkingenieure , Kapitel 30, Howard W. Sams Co Inc., Indianapolis, 1977, ISBN 0-672-21218-8
• FARWAY IRFC, Fernseh- und Radioübertragung, RDS-Encoder, Rundfunktechnologien