Основні принципи побудови систем факсимільного зв'язку

Факсимільний спосіб передачі інформації складається з наступних етапів:

1) формування елементарних майданчиків (растр-элементов на поверхні ориги-нала розгортаючим елементом передавального апарату. Розмір елементарних майданчиків уздовж рядка розгортки визначає раз вирішальну здатність апарату, а розмір в напрямі, перпендикулярному рядку розгортки, визначає щільність розгортки факсимільного зображення;

2) розгортка оригіналу розгортаючим пристроєм на передачі, що полягає в переміщенні розгортаючого елементу по поверхні носія запису. Розгортка здійснюється по рядках і по кадру. У площинних розгортках розгортка по рядках здійснюється за рахунок переміщення розгортаючого елементу, а розгортка по кадру - за рахунок поступальної ходи розгортаної поверхні. У барабанних розгортках рух rid рядку і по кадру проводиться в результаті одночасного обертання і поступального переміщення уздовж осі обертання розгортаючого барабана із зображенням. Нормовані параметри розгортки - швидкість, напрям, крок м щільність, модуль і коефіцієнт. взаємодії, формат документа. Пристрої розгортки - розгортаючий елемент і фотоелектричний перетворювач - складають аналізуючий пристрій передавача;

3) перетворення оптичної щільності елементарних майданчиків оригіналу в тимчасову послідовність електричних сигналів за допомогою фотоелектричних перетворювачів. Фотоелектричні перетворювачі фотофаксимільної апаратури повинні забезпечувати пропорційну залежність амплітуди вихідного сигналу від яскравості зображення; обробка н перетворення факсимільного сигналу до вигляду, зручного для передачі по каналах зв'язку)

4) передача факсимільного сигналу по каналу (мережі) зв'язку;

5) прийом факсимільного сигналу;

6) перетворення сигналу до вигляду, зручного для управління записуючим пристроєм. Перетворення полягає в посиленні прийнятого сигналу, перетворенні його на відеосигнал і при необхідності - у формуванні певним чином фронтів імпульсів для поліпшення спрацьовування записуючого пристрою;

7) розгортка факсимільного бланка на прийомі, яка проводиться синхронно і синфазній розгортці оригіналу на передавальному апараті;

8) запис факсимільних сигналів на носій запису (на світлочутливі матеріали, фарбувальними речовинами на звичайний папір, на спеціальні папери, що володіють здатністю змінювати колір під впливом прийнятого сигналу або утворювати потенційний рельєф під дією світла або електричних дій з подальшим проявом цього рельєфу спеціальними фарбниками). Пристрої розгортки і запису складають синтезуючий пристрій приймача;

9) фазування факсимільних апаратів, що полягає у встановленні однакового положення розгортаючих елементів передавального і приймального апаратів по відношенню до початку рядка;

10) синхронізація факсимільних апаратів, що полягає у встановленні рівності швидкостей розгортки в передавальному н приймальному апаратах;

11) управління циклом прийому-передачі, що полягає в технічному забезпеченні виконання операцій передачі-прийому і процедур взаємодії факсимільних апаратів в їх логічній послідовності.

Кожна з приведених технічних операцій виконується відповідним технічним пристроєм. Конструктивно об'єднана сукупність цих пристроїв є факсимільним апаратом.

На мал. 4.1 приведена узагальнена структурна схема типове ФА.

Розгортаючі пристрої (сканери) здійснюють узгоджене переміщення у вертикальному н горизонтальному напрямах (з різними швидкостями) аналізуючого (що синтезує) растр-элемента по оригіналу (копії), завдяки чому відбувається відрядкове прочитування (відновлення) зображення.

Светооптическая система (COQ Состоит из источника света и системы линз и зеркал и обеспечивает засветку небольшого элементарного участка изображения (элемента разрешения, растр-элемента) сфокусированным световым пятном (считывающей апертурой) и попадание отраженного светового луча на фотоэлектронный преобразователь (ФЭП), где и образуется видеосигнал.

Рис. 4.1. Обобщенная структурная схема типового факсимильного аппарата.

Перетворювач спектру сигналу (ПСС) передавача ФА, підсилювач (Вус), модулятор (М), смуговий фільтр (ПФ), що погоджує пристрій (СУ) - симметрирующий трансформатор - формують модульований сигнал з необхідною амплітудою і смугою частот н погоджують вихід ФА з входом каналу зв'язку. Узгоджена робота аналізуючого і синтезуючого пристроїв на передавальне і приймальне ФА забезпечується системами синхронізації (З і фазування (Ф)* ПСС приймача ФА (СУ, ПФ, Вус і демодулятор ДМ) відновлюють факсимільний відеосигнал, який управляє яскравістю растр-элементов, що наносяться один за іншим на копію записуючим пристроєм. ПСС передавача "і приймача разом утворюють модем.

Аналізуючі пристрої. Основною частиною будь-якого аналізуючого і синтезуючого пристрою є сканери (механічні, електронні, комбіновані.) Механічні сканери реалізують традиційні види розгорток: барабанну, дугову, площинну. *

При використанні барабанної розгортки зображення закріплене (зшиванням, пружиною) на зовнішній поверхні быстровращающегося барабана, над яким уздовж його осі на каретці поволі переміщається светооптическая головка. Недоліком такої розгортки є неможливість автоматизувати подачу бланків на барабан і їх знімання. При дуговій (круг) розгортці оригінал (копія) розміщується на внутрішній поверхні порожнистої циліндрової камери, в центрі якої знаходиться быстровращающаяся светооптическая головка, а сама камера (або головка) поволі переміщається уздовж циліндра.

Площинна розгортка здійснюється повільним подовжнім переміщенням (подачею) оригіналу або копії, лежачих на стрічці <транспортера>, при одночасному швидкому поперечному перетині (розгортці) світлового променя зазвичай за допомогою дзеркала (призми) СОС, що коливається (що обертається).

Розширення функціональних можливостей ФЕП, отримання інформації з необхідною точністю і в не обходженому об'ємі з мінімумом апаратних і програмних витрат можуть бути досягнуті застосуванням багатоелементних фотоприймачів (МЕФП).

Наиболее технологически освоенным фотоприемником является фоторезисторный МЭФП (ФР МЭФП). принцип работы которого заключается в изменении проводимости фоторезисторов (первичного преобразователя) под воздействием оптического излучения.

Более перспективны фотодиоды МЭФП (ФД.МЭФП), имеющие высокое быстродействие, хорошо разработанную технологию, работающие на низких уровнях освещенности.

Фотоднодные МЭФП обладают повышенным быстродействием по сравнению с ФР МЭФП, но характеризуются малыми значениями выходного сигнала, поэтому для согласования с последующими устройствами необходимы малошумящие усилительные элементы. От указанного недостатка свободны фототранзисторные многоэлементные фотоприемники (ФТ МЭФП), которые в зависимости от типа фототранзистора подразделяются на биполярные и униполярные ФТ МЭФП.

Применяются в последние годы приборы с зарядовой связью (ПЗС), принцип работы которых заключается в преобразовании распределения освещенности "изображения, в распределении неосновных носителей заряда, хранении их в потенциальных ямах, а также передаче зарядов к выходному усилителю. В зависимости от физической реализации различают два типа ПЗС: с поверхностным переносом заряда и со скрытым каналом (объемным)* Преимущества ПЗС со скрытым каналом заключаются в увеличении быстродействия и эффективности переноса заряда, в снижении уровня шумов.

Принципиально отличаются друг от друга ПЗС с кадровым.н со строчно-кадровым переносом заряда, ПЗС* с кадровым переносом состоит из секции накопления,, секции хранения и выходного регистра. При подаче управляющих импульсов на электроды происходит накопление заряда за время, называемое временем кадра. За тем накопленные заряды сдвигаются за время переноса в секцию хранения (память). Пока формируется следующий кадр, информация выводится в выходной регистр н поэлементно считывается выходным устройством. Такая структура позволяет организовать чересстрочную развертку, которая уменьшает частоту выходного сигнала (телетекст).

Недостаток ее состоит в двойном увеличении числа элементов из-за наличия секции памяти. Этот недостаток устранен в ПЗС со строчно-кадровым переносом заряда, в котором секция накопления и секция хранения совмещены, чувствительные ячейки примыкают к вертикальным регистрам сдвига, в которые поступают заряды после накопления и по которым перемещаются к горизонтальному выходному регистру.

Применено МЭФП в фотоэлектрических преобразователях определяет ряд основных требований: работа в широком спектральном диапазоне, высокие интегральная чувствительность и разрешающая способность, большое число элементов, минимальные размеры фоточувствительного элемента и расстояния между элементами, высокое быстродействие, воспроизводимость параметров от элемента к элементу.

Перечисленным требованиям в наибольшей мере отвечают ПЗС.

Синтезирующие устройства. Синтезирующее устройство ФА (см. рис. 4.1) состоит из сканера, устройства записи, а также системы, синхронизации н фазирования. (ССнФ).

Нанесение изображения на копию осуществляется засчет локального изменения в небольшой окрестности синтезируемого растр-элемента физических или химических характеристик окружающей среды или самого носителя изображения: освещенности носителя, его температуры, давления на носитель и тому подобное. При этом в качестве пишущего элемента используют светооптическую головку, иглу, штифт, шарик, спираль, форсунку и другие устройства.

Фотографическая запись осуществляется световым лучом на фотопленку или фотобумагу в темной камере и применяется редко и только в ФА, обеспечивающих очень высокое качество копии. Электростатическая запись является перспективной, так как обеспечивает достаточно высокую разрешающую способность (до 8. лин./мм), высокую скорость записи (до 6000 строк/ мин) и позволяет проявлять изображение на свету.

Модемы современных ФА. Современные факсимильные аппараты осуществляют цифровую обработку видеосигнала и цифровую передачу по каналу связи. К достоинствам цифровых ФА относят:

• возможность передачи изображений по универсальным каналам единой интегральной цифровой сети без расширения занимаемой полосы частот,

• более эффективное использование каналов связи за счет сокращения избыточности видеосигнала хорошо развитыми цифровыми методами;

• более высокую помехоустойчивость; -

• улучшение технических характеристик ФА (габариты, масса, энергоемкость, надежность);

• возможность широкой автоматизации всех технологических операций путем использования микропроцессорной техники.

На рис. 4.2 приведена структурная схема модема цифрового ФА. В блоке 1 двухуровневый сигнал, поступающий с выхода электронного сканера, дискретизируется во времени н преобразуется в цифровую форму. В блоке 2 (кодер-компрессор-КДК) происходит сокращение избыточного цифрового видеосигнала по одному из рекомендованных МККТТ алгоритмов (варианты кодирования длин серий КДС, модифицированный код Хаффмена), реже реализуется адаптивное кодирование с предсказанием, планарное и адресно-позиционное кодирование. В ДКД выполняются обратные операции. В состав КДК и ДКД входят блок логической обработки на интегральных логических элементах и буферное ЗУ большой емкости. Блоки 3-5 являются стандартными элементами цифровых систем связи.

Система синхронизации и фазирования (см. рис. 4.1). Эти системы (ССиФ) обеспечивают согласованную работу развертывающих устройств передатчика и приемника (обязательно при одинаковых модулях или коэффициентах взаимодействия)

Рис. 4.2. Структурная схема модема Цифрового ФА.

1 - устройство квантования по времени (дискретизация); 2-кодер-компрессор (КДК) цифрового сигнала; 3-скремблер; 4 - устройство преобразования сигналов (УПС); 5-дескремблер; 6 - декодер-декомпрессор (ДКД)

 

за счет равенства скоростей развертки н одинакового исходного положения считывающей апертуры в начале работы ФА. Первое достигается посредством автономной, сетевой или принудительной синхронизации; второе - с помощью автоматического, полуавтоматического или ручного фазирования. При автономной синхронизации развертывающие устройства передатчика и приемника питаются независимо, каждое от своего высокостабильного источника переменного тока. При сетевой синхронизации источником питания является сеть переменного тока. Фазирование осуществляется один раз перед сеансом. Для согласования моментов начала сканирования оригинала и копии на приеме н передаче принудительно устанавливают разные скорости развертки. Оба ФА в начале (конце) каждой строки вырабатывают специальные сигналы фазирования (импульс или кодовую комбинацию), и при точном совпадении этих сигналов приемный ФА автоматически переводится в синхронный режим работы.

В новейших моделях ФА работой автоматического устройства фазирования управляет микропроцессор (МП).