電視第2章 電視廣播的基本原理

第2章

電視廣播的基本原理

第一節(jié)電視信號(hào)的產(chǎn)生第二節(jié)電視信號(hào)的傳播第三節(jié)電視接收機(jī)的基本工作原理一、攝像過程（一）圖像的順序傳送

1、像素：

第一節(jié)電視信號(hào)的產(chǎn)生一幅平面圖像，根據(jù)人眼對(duì)細(xì)節(jié)分辨力有限的視覺持性，總可以看成是由許許多多的小單元組成。在圖像處理系統(tǒng)中，這些組成畫面的細(xì)小單元稱為像素。像素越小，單位面積上的像素?cái)?shù)目就越多，由其構(gòu)成的圖像就越清晰。2．圖像幀

一幅黑白平面圖像，表征它的特征參量是亮度。

像素和亮度既是空間（二維）函數(shù)，同時(shí)又是時(shí)間函數(shù)。電視系統(tǒng)中把構(gòu)成一幅圖像的各像素傳送一遍稱為進(jìn)行了一個(gè)幀處理，或稱為傳送了一幀，每幀圖像由許多像素組成。3．并行傳輸（無法實(shí)現(xiàn)）4．串行傳輸（實(shí)際應(yīng)用：順序傳輸）根據(jù)人的視覺惰性，可把組成一幀圖像的各個(gè)像素的亮度按一定順序一個(gè)一個(gè)地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)并依次傳送出去，接收端再按同樣順序?qū)⒏鱾€(gè)電信號(hào)在對(duì)應(yīng)位置上轉(zhuǎn)變成具有相應(yīng)亮度的像素。理論上講，可同時(shí)把不同位置上具有不同亮度的像素轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)，再分別用各個(gè)相應(yīng)信道把這些信號(hào)同時(shí)傳送出去。這種像素的串行傳輸具有兩個(gè)特點(diǎn)：第一是要求傳送速度快。只有傳送迅速，傳送時(shí)間小于視覺暫留時(shí)間，重現(xiàn)圖像才會(huì)給人以連續(xù)無跳動(dòng)的感覺；第二是傳送要準(zhǔn)確。每個(gè)像素一定要在輪到它傳送時(shí)才被轉(zhuǎn)換、傳送，并被接收方接收。且收、發(fā)雙方每個(gè)像素被轉(zhuǎn)換、還原的幾何位置要一一對(duì)應(yīng)。即收發(fā)雙方應(yīng)同步工作，同步在電視系統(tǒng)中是十分重要的。

（二）順序轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)——掃描

將組成一幀圖像的像素，按順序轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程（或逆過程）稱為掃描。掃描的過程和我們讀書時(shí)視線從左到右、自上而下依次進(jìn)行的過程類似。從左至右的掃描稱為行掃描；自上而下的掃描稱為幀(或場(chǎng))掃描。電視系統(tǒng)中，掃描多是由電子槍進(jìn)行的，通常稱其為電子掃描。通過電子掃描與光電轉(zhuǎn)換，就可以把反映一幅圖像亮度的空間與時(shí)間的函數(shù)，轉(zhuǎn)換為只隨時(shí)間變化的單值函數(shù)（電信號(hào)），從而實(shí)現(xiàn)平面圖像的順序傳送。1.逐行掃描

所謂逐行掃描，就是電子束自上而下逐行依次進(jìn)行掃描的方式。這種掃描的規(guī)律為電子束從第一行左上角開始掃描，從左到右，然后從右回到左邊，再掃描第二行，第三行，…直到掃完一幅（幀）圖像為止。接著電子束由下向上移動(dòng)到開始的位置,又從左上角開始掃描第二幅（幀）圖像。上述電子束作水平方向的掃描叫行掃描，其中電子束自左到右的水平掃描叫行掃描的正程，自右回到左的水平掃描叫行掃描的逆程。逐行掃描示意圖2.隔行掃描

每一幀圖像由電子束順序地一行接著一行連續(xù)掃描而成，這種掃描方式稱為逐行掃描。把每一幀圖像通過兩場(chǎng)掃描完成則是隔行掃描，兩場(chǎng)掃描中，第一場(chǎng)(奇數(shù)場(chǎng))只掃描奇數(shù)行，而第二場(chǎng)(偶數(shù)場(chǎng))只掃描偶數(shù)行。逐行掃描和隔行掃描的顯示效果主要區(qū)別在穩(wěn)定性上面，隔行掃描的行間閃爍比較明顯，逐行掃描克服了隔行掃描的缺點(diǎn)，畫面平滑自然無閃爍。

在電視的標(biāo)準(zhǔn)顯示模式中，i表示隔行掃描，p表示逐行掃描。

隔行掃描

(a)奇數(shù)場(chǎng)(b)偶數(shù)場(chǎng)(c)嵌套后的一幀圖像我國電視規(guī)定：幀頻為25Hz，一幀圖像分625行傳送，所以行掃描頻率為fH=25×625=15625Hz。隔行掃描電子幀頻較低，電子束掃描圖像時(shí)所占的頻帶寬度較窄（約6MHz），對(duì)電視設(shè)備要求不高，因此，它是目前電視技術(shù)中廣泛采用的方法。隔行掃描的關(guān)鍵是要保證偶數(shù)場(chǎng)正好嵌套在奇數(shù)場(chǎng)中間，否則會(huì)降低圖像清晰度，甚至出現(xiàn)并行現(xiàn)象。3.我國廣播電視掃描參數(shù)我國廣播電視采用隔行掃描方式，主要掃描參數(shù)如下：行周期TH=64μs；行頻fH=15625Hz；行正程TSH=52μs；行逆程TRH=12μs；場(chǎng)周期TV=20ms；場(chǎng)頻fV=50Hz；場(chǎng)正程TSV=287TH+20(μs)=18.388ms≈18.4ms；場(chǎng)逆程TRV=25TH+12(μs)=1.612ms≈1.6ms；幀周期TZ=40ms；每幀行數(shù)Z=625行幀頻fZ=25Hz；每場(chǎng)行數(shù)312.5行（三）光和電的轉(zhuǎn)換過程電視圖像的傳送，在發(fā)端是基于光電轉(zhuǎn)換器件，在收端是基于電光轉(zhuǎn)換器件，實(shí)現(xiàn)這兩種轉(zhuǎn)換的器件分別稱為攝像管和顯像管。圖像的攝取是靠攝像管來實(shí)現(xiàn)的，完成光到電的轉(zhuǎn)換；圖像的重現(xiàn)是依靠電視接收機(jī)的顯像管來完成的，顯像管的任務(wù)是將圖像電信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像光信號(hào)，完成電到光的轉(zhuǎn)換。1．?dāng)z像管與光電轉(zhuǎn)換(a)攝像管的結(jié)構(gòu)(b)圖像信號(hào)產(chǎn)生的過程2．顯像管與電光轉(zhuǎn)換顯像管主要由電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)線圈等組成。目前較常用的分色棱鏡系統(tǒng)三管(三片)式彩色攝像機(jī)基本原理方框圖鏡頭分光系統(tǒng)CCD攝像器件紅綠藍(lán)R放大處理B放大處理G放大處理編碼器彩色全電視信號(hào)輸出二、彩色全電視信號(hào)彩色電視是根據(jù)人眼的視覺生理特性、利用電信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)彩色景象的分解、變換、傳送和再現(xiàn)的過程。彩色電視基本理論就是建立在色度學(xué)和視覺生理學(xué)基礎(chǔ)上的。1、人的視覺特性電影、黑白及彩色電視技術(shù)，均是利用了人眼視覺的某些特性而實(shí)現(xiàn)的。黑白電視不但利用了人眼的視覺惰性（人眼視覺暫留時(shí)間50～200ms），同時(shí)還利用了人眼分辨力的局限性(即當(dāng)相鄰像素靠近到一定程度時(shí)，人眼無法分辨，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)象素的感覺)。彩色電視中，除了利用以上特性外，還利用了人眼的彩色視覺特性，主要包括視敏特性和彩色視覺。人眼視網(wǎng)膜里存在著大量光敏細(xì)胞；按其形狀可分為桿狀和錐狀兩種。桿狀光敏細(xì)胞的靈敏度極高，主要靠它在低照度時(shí)辯別明暗，但它對(duì)彩色是不敏感的；錐狀細(xì)胞既可辨別明暗，又可辨別彩色。白天的視覺過程主要靠錐狀細(xì)胞來完成，夜晚視覺則由桿狀細(xì)胞起作用，所以在較暗處無法辨別彩色。錐狀細(xì)胞又分為三類，分別稱為紅敏、綠敏和藍(lán)敏。隨著三種光敏細(xì)胞所受光刺激程度上的差異，會(huì)產(chǎn)生各式各樣的彩色感覺。因此，當(dāng)我們?cè)跀z取彩色景物時(shí)，若用三個(gè)分別具有與人眼三種錐狀細(xì)胞相同光譜特性的攝像管，分別攝取代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)彩色分量的信號(hào)，經(jīng)處理、傳輸，再通過顯像管的紅、綠、藍(lán)熒光粉受電子轟擊發(fā)光，轉(zhuǎn)換成原來比例的彩色光，即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像的重現(xiàn)。2、彩色基本知識(shí)彩色和光密不可分光是一種以電磁波形式存在的物質(zhì)，人眼可以看見的光叫可見光，是波長(zhǎng)范圍為380nm到780nm之間的電磁波。不同波長(zhǎng)的光呈現(xiàn)出的顏色各不相同，隨著波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短，呈現(xiàn)的顏色依次為：紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。只含有單一波長(zhǎng)的光稱為單色光，包含有兩種或兩種以上波長(zhǎng)的光標(biāo)為復(fù)合光（復(fù)色光），復(fù)合光作用于人眼，呈現(xiàn)混合色。例如，太陽輻射的光含有七種單色光的波譜，但卻給認(rèn)以白光的綜合感覺。

2、彩色基本知識(shí)太陽發(fā)出的白光中包含了所有的可見光，若把太陽輻射的一束光投射到棱鏡上太陽光會(huì)經(jīng)過棱鏡分解成一組按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫順序排列的連續(xù)光譜。被分解之后的色光，若再次經(jīng)過棱鏡，它是不能再分解了，這種單一波長(zhǎng)的色光也稱譜色光。3、彩色三要素和三基色原理（1）彩色三要素

亮度：這里是指彩色光作用于人眼引起明暗程度的感覺，通常用Y來表示；亮度與色光的能量及波長(zhǎng)的長(zhǎng)短有關(guān)。

色調(diào)：即彩色光的顏色類別。通常所說的紅色、綠色、黃色等等就是指不同的色調(diào)。上面所說的不同波長(zhǎng)的光所呈現(xiàn)的顏色不同，實(shí)際上就是指其色調(diào)不同。如果改變彩色光的光譜成分，就必然引起色調(diào)的變化。至于彩色物體的色調(diào)，則取決于物體在光線照射下，所反射的光的光譜成分。不同光譜成分的反射光使物體呈現(xiàn)不同的色調(diào)。對(duì)于透光物體，其色調(diào)由透射光的波長(zhǎng)決定。

3、彩色三要素和三基色原理

飽和度：是指顏色的深淺程度，即顏色的濃度。對(duì)于同一色調(diào)的彩色光，其飽和度越高，它的顏色就越深；飽和度越低，它的顏色就越淺。在某一色調(diào)的彩色光中摻入白光，會(huì)使其飽和度下降，摻入的白光越多，其飽和度就越低。

色度：色調(diào)和飽和度合稱為色度。色度即說明彩色光顏色的類別，又說明了顏色的深淺程度。在彩色電視系統(tǒng)中，所謂傳輸彩色圖像，實(shí)質(zhì)上是傳輸圖像像素的亮度和色度。三基色原理

不同波長(zhǎng)的光會(huì)引起人眼不同的彩色感覺；兩種不同光譜成分的光經(jīng)混合，能引起人眼有產(chǎn)生與某種單色光相同的彩色感覺，即單色光的顏色可以由幾種顏色的混合光（復(fù)色光）來等效；這一現(xiàn)象稱混色。利用混色的方法，人們可以只用幾種顏色的光來仿造出大自然中大多數(shù)的彩色，而不必去追究這些彩色光的光譜成分。人們?cè)谶M(jìn)行混色實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：只要選取三種不同顏色的單色光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數(shù)色彩，具有這種特性的三個(gè)單色光叫基色光，對(duì)應(yīng)的三種顏色稱三基色。彩色電視中所采用的三基色分別是紅色、綠色和藍(lán)色。

三基色原理：

(1)三基色必須是相互獨(dú)立。即其中任一種基色都不能由另外兩種基色混合而得到。

(2)自然界中的大多數(shù)顏色，都可以用三基色按一定比例混合得到；或者說自然界中的大多數(shù)顏色都可以分解為三基色。

(3)三個(gè)基色的混合比例，決定了混合色的色調(diào)和飽和度。

(4)混合色的亮度等于構(gòu)成該混合色的各個(gè)基色的亮度之和。

三基色原理：彩色電視要傳送的是亮度不同、色度千差萬別的彩色信息，有了三基色原理，我們只需要將要傳送的顏色分解為三基色(紅、綠、藍(lán))，然后再分別以對(duì)應(yīng)的一種電信號(hào)進(jìn)行傳送就可以了。為了與黑白電視系統(tǒng)兼容，實(shí)際傳送的是亮度和色差（表示色度）信號(hào)?；焐椒?/p>

把三基色按照不同的比例混合獲得彩色的方法稱為混色法。混色法有相加混色（光的合成，彩色電視用）和相減混色（染料合成）之分。綠黃青紅綠藍(lán)品紅混色方法

(1)空間混色法：利用人眼空間細(xì)節(jié)分辨力差的特點(diǎn)，將三種基色光在同一平面的對(duì)應(yīng)位置充分靠近，只要三個(gè)基色光點(diǎn)足夠小且充分近，人眼在離開一定距離處將會(huì)感到是三種基色光混合后所具有的顏色。這種空間混色的方法是同時(shí)制彩色電視的基礎(chǔ)。

混色方法

(2)時(shí)間混色法：利用人眼的視覺惰性，順序地讓三種基色光出現(xiàn)在同一表面的同一處，當(dāng)相隔的時(shí)間間隔足夠小時(shí)，人眼會(huì)感到這三種基色光是同時(shí)出現(xiàn)的，具有三種基色相加后所得顏色的效果。這種相加混色方法是順序制彩色電視的基礎(chǔ)。

混色方法

(3)生理混色法：人的兩眼同時(shí)分別觀看不同顏色的單一彩色景像時(shí)，使之同時(shí)獲得兩種彩色印像，兩種彩色印像在大腦中產(chǎn)生相加混色的效果。色度三角形

由三基色混合所產(chǎn)生的各種顏色，可以由色度三角形予以說明。該三角形直觀地表示出三基色合成的色度關(guān)系。例如，RG邊表示由紅色與綠色合成所得的所有的顏色。此邊的中點(diǎn)為黃色，說明紅色與綠色相等時(shí)為黃色。同理，RB邊的中點(diǎn)是紫色(品色)，GB邊的中點(diǎn)為青色，色度三角形重心位置W為白色。彩色圖像的重現(xiàn)

為了重現(xiàn)彩色圖像，彩色電視接收機(jī)必須把收到的彩色全電視信號(hào)恢復(fù)成三基色電信號(hào)并還原成三基色圖像，然后由顯像管將其顯示從而恢復(fù)原彩色圖像。彩色顯像管與黑白顯像管的最大區(qū)別在于它發(fā)射三個(gè)電子束，分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色。彩色熒光粉不是平涂在熒光屏上，而是按紅、綠、藍(lán)各一點(diǎn)組成的三色熒光點(diǎn)為一組，以品字形等排列方式布滿屏面，熒光屏的后面設(shè)置有蔭罩板。由蔭罩板保證紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色電子束分別轟擊各自的基色熒光粉。彩色圖像的重現(xiàn)

全電視信號(hào)在彩色電視系統(tǒng)中把視頻信號(hào)（圖像信號(hào)），復(fù)合同步信號(hào)和復(fù)合消隱信號(hào)和在一起，形成全電視信號(hào)。我國廣播電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：全電視信號(hào)中，各合成信號(hào)的電平關(guān)系是以同步信號(hào)的幅值電平作為100％；則黑色電平和消隱電平的相對(duì)幅度為75％；白色電平相對(duì)幅度為10％～12.5％；圖像信號(hào)電平介于白色電平與黑色電平之間。全電視信號(hào)（1）主體信號(hào)——圖像信號(hào)

圖像信號(hào)的幅度在電視信號(hào)相對(duì)幅度的75％以下，一般在12.5％~75％之間。（2）輔助信號(hào)

1——復(fù)合消隱信號(hào)

行、場(chǎng)消隱脈沖的相對(duì)電平為75%，相當(dāng)于圖像信號(hào)黑電平。行消隱脈寬為12μs，周期為64μs，場(chǎng)消隱脈寬為1612μs，周期為20ms。（2）輔助信號(hào)

2——復(fù)合同步信號(hào)

電視系統(tǒng)中收、發(fā)掃描必須嚴(yán)格同步，即收、發(fā)掃描對(duì)應(yīng)的行、場(chǎng)起始和終止位置必須嚴(yán)格一致，否則就會(huì)出現(xiàn)畫面失真或不穩(wěn)定現(xiàn)象。（2）輔助信號(hào)3——槽脈沖和均衡脈沖

電視系統(tǒng)中，提取行同步信息的方法，是利用鑒相或微分電路來提取行同步脈沖的前沿。由于場(chǎng)同步脈沖較寬，因而在場(chǎng)同步期間會(huì)使行同步信息丟失。這樣，在場(chǎng)逆程期間行就可能失步，可能會(huì)造成每場(chǎng)開始時(shí)的前幾行不能立刻同步，而使屏幕顯示圖像的最上面幾行出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。解決這個(gè)問題的辦法是在場(chǎng)同步脈沖上加開幾個(gè)槽，稱為槽脈沖，并使槽脈沖的后沿(即上升沿)恰好對(duì)應(yīng)于應(yīng)該出現(xiàn)原行同步脈沖的前沿位置。加入槽脈沖之后就可以保證在場(chǎng)同步脈沖期間可以檢測(cè)出行同步脈沖。槽脈沖的寬度與行同步脈沖相同，也是4.7μs。全電視信號(hào)圖像的分解力（清晰度）電視圖像的分解力通常用能分辨黑白相間線條的線數(shù)來表示。例如，說500線清晰度，則表示可以分辨黑白相間的線條的總數(shù)為500條，即黑白相間的線條個(gè)各250條。電視的分解力分為垂直（方向）分解力和水平（方向）分解力.

我國廣播電視的垂直清晰度大于400線。VHS家用錄像機(jī)為200左右，S-VHS在400線左右，VCD在280線左右。DVD500多線，EVD清晰度是DVD5倍。電視信號(hào)的帶寬由于圖像信號(hào)的頻帶為0~6MHz，一般調(diào)幅方式形成雙邊帶，帶寬為12MHz，這對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都有很重的負(fù)擔(dān)，對(duì)于無線電頻率資源也是一種浪費(fèi)。實(shí)際上，采用殘留邊帶方式發(fā)送圖像信號(hào)，上邊帶寬6MHz全部保留，下邊帶保留1MHz左右。殘留邊帶頻率特性見下頁圖。電視頻道中的信號(hào)頻帶分配圖頻道寬8MHz伴音圖像fvcfsc1.250.7566.50.25電視信號(hào)的帶寬左邊虛框表示圖像信號(hào)調(diào)制后被殘留邊帶濾波器抵制掉的頻譜部分。fvc表示圖像載頻。由于實(shí)際濾波器的截止特性不是很陡峭的，所以上界頻在高于fvc6MHz處的截止特性有拖延；低于fvc約0.75MHz的下界頻也有一段過渡區(qū)，直至低于fvc約1.25MHz處。

從電視臺(tái)還發(fā)射出伴音信號(hào)，該信號(hào)是調(diào)頻波，伴音載頻fsc比圖像載頻高6.5MHz，伴音調(diào)頻波帶寬為±250kHz，這樣一個(gè)電視頻道的帶寬為8MHz。彩色信號(hào)的傳送亮度信號(hào)與色差信號(hào)若彩色攝像機(jī)的攝像管分別攝取了紅、綠、藍(lán)三個(gè)基色信號(hào)電壓，以ER、EG、EB表示，則亮度信號(hào)為：

EY=0.30ER+0.59EG+0.11EB而色差信號(hào)為：

ER-Y=ER-EY=0.70ER-0.59EG-0.11EB

EB-Y=EB-EY=-0.30ER-0.59EG+0.89EB

彩色電視制式

彩色電視的制式就是對(duì)彩色電視信號(hào)進(jìn)行加工、處理和傳輸?shù)奶囟ǚ绞?。為了把三基色電信?hào)由發(fā)送端傳送到接收端，最簡(jiǎn)單的辦法是用三個(gè)通道(有線或無線)分別把三種基色電信號(hào)傳送到接收端，在接收端再分別用R、G、B三個(gè)電信號(hào)去控制紅、綠、藍(lán)三個(gè)電子束，從而在彩色熒光屏上得到重現(xiàn)的彩色圖像。然而，這種傳輸方式不僅會(huì)占用較大的帶寬，也無法實(shí)現(xiàn)與黑白電視的“兼容”，因而沒有采用。實(shí)用中的廣播電視都采用黑白與彩色電視可以相互“兼容”的。目前，有三種兼容制彩色電視制式：NTSC制、PAL制和SECAM制。兼容的必備條件(1)所傳送的彩色電視信號(hào)中應(yīng)有亮度信號(hào)和色度信號(hào)兩部分。亮度信號(hào)包含了彩色圖像的亮度信息，它與黑白電視機(jī)的圖像信號(hào)一樣，能使黑白電視機(jī)接收并顯示出無彩色的黑白畫面；色度信號(hào)包含了彩色圖像的色調(diào)與飽和度等信息，被彩色電視機(jī)接收后，與亮度信號(hào)一起經(jīng)過處理后顯示出彩色畫面。另外，彩色電視機(jī)接收到黑白電視信號(hào)后，也能顯示出與黑白電視機(jī)基本相同的圖像。

兼容的必備條件

(2)彩色電視信號(hào)通道的頻率特性應(yīng)與黑白電視通道頻率特性基本一致。應(yīng)該有相同的頻帶寬度、圖像載頻和伴音載頻。圖像和伴音的調(diào)制方式應(yīng)與黑白電視系統(tǒng)相同，且頻道間隔相同(8MHz)。

(3)彩色電視與黑白電視應(yīng)有相同的掃描方式及掃描頻率，相同的輔助信號(hào)及參數(shù)。

(4)應(yīng)盡可能地減小黑白電視機(jī)收看彩色節(jié)目時(shí)所受到（彩色信號(hào)的）干擾，以及彩色電視中色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。第二節(jié)電視信號(hào)的傳播一、無線電波的基本知識(shí)無線電波是一種能量的傳送形式。它是由交變電場(chǎng)與交變磁場(chǎng)的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳送的。1.速度：3×108m/s2.波長(zhǎng)：無線電波為調(diào)幅波或調(diào)頻波，其載波皆為正弦波。若載波頻率為f，則波長(zhǎng)為：λ=c/f3.無線電波的波段劃分（下頁表）波段名稱頻率名稱波長(zhǎng)范圍頻率范圍主要用途微波毫米波極高頻（EHF）0.1~1cm30~300GHz雷達(dá)、導(dǎo)航、電視厘米波超高頻（SHF）1~10cm3~30GHz通信、天文、遙測(cè)分米波特高頻（UHF）10~100cm0.3~3GHz米波（超短波）甚高頻（VHF）1~10m30~300MHz電視、雷達(dá)、通信短波高頻（HF）10~100m3~30MHz導(dǎo)航中波中頻（MF）100~1000m300~3000kHz導(dǎo)航、通信、廣播長(zhǎng)波低頻（LF）1~10km30~300kHz超長(zhǎng)波甚低頻（VLF）10~100km3~30kHz遠(yuǎn)洋導(dǎo)航、通信極長(zhǎng)波極低頻（ELF）>100km<3kHz4.空間關(guān)系及空間特性阻抗電磁波是以波動(dòng)形式傳播的，在傳播方向上電場(chǎng)E、磁場(chǎng)H、傳播方向S，三者相互垂直。

空間特性阻抗Z0=E0/H0=120π=377?

工程上習(xí)慣用電場(chǎng)強(qiáng)度來表示無線電波的強(qiáng)度。

5.無線電波的極化

電波在空間干傳播時(shí)其電場(chǎng)矢量的瞬時(shí)取向稱為極化。電磁波的極化形式可分為線極化、圓極化和橢圓極化。線極化波又可分為水平極化和垂直極化。地面電視廣播是采用水平極化波,而衛(wèi)星電視廣播是采用圓極化波和線極化波。

圓極化波根據(jù)電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不同又可分為左旋和右旋圓極化波。 為了便于接收,為同一地區(qū)服務(wù)的各波束采用同一極化方向。使用圓極化波可使天線的安裝和維護(hù)簡(jiǎn)化,能消除鄰近頻道的極化面干擾效應(yīng)，使用水平極化或垂直極化的線極化波可使天線輻射器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和造價(jià)降低。

接收天線的極化方式只有同被接收的電磁波極化形式相一致時(shí)，才能有效地接收到信號(hào)，否則將使接收信號(hào)質(zhì)量變壞，甚至完全收不到信號(hào)，這種現(xiàn)象稱為極化失配。極化方式的改變可以通過饋源的極化變換器來實(shí)現(xiàn)。

下頁表給出了收、發(fā)天線間極化匹配與接收功率的關(guān)系。極化匹配與接收功率的關(guān)系。發(fā)射（或接收）天線接收（或發(fā)射）天線接收功率P/Pmax垂直（或水平）極化垂直（或水平）極化1垂直（或水平）極化水平（或垂直）極化0垂直（或水平）極化圓極化1/2左旋（或右旋）極化垂直（或水平）極化1左旋（或右旋）極化右旋（或左旋）極化06.無線電波的傳播方式

1）地波：這是沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波。

2）天波：也即電離層波。地球大氣層的高層存在著“電離層”。無線電波進(jìn)入電離層時(shí)其方向會(huì)發(fā)生改變，出現(xiàn)“折射”。因?yàn)殡婋x層折射效應(yīng)的積累，電波的入射方向會(huì)連續(xù)改變，最終會(huì)“拐”回地面，電離層如同一面鏡子會(huì)反射無線電波。我們把這種經(jīng)電離層反射而折回地面的無線電波稱為“天波”。6.無線電波的傳播方式

3）空間波：由發(fā)射天線直接到達(dá)接收點(diǎn)的電波，被稱為直射波。有一部分電波是通過地面或其他障礙物反射到達(dá)接收點(diǎn)的，被稱為反射波。直射波和反射波合稱為空間波。電視廣播主要靠此波傳播。

4）散射波：當(dāng)大氣層或電離層出現(xiàn)不均勻團(tuán)塊時(shí)，無線電波有可能被這些不均勻媒質(zhì)向四面八方反射，使一部分能量到達(dá)接收點(diǎn)，這就是散射波。

5）外球?qū)涌臻g波：無線電波如果達(dá)到SHF或EHF頻段，就能穿過電離層，達(dá)到外層空間，稱之為外球?qū)涌臻g傳播。衛(wèi)星通信、宇宙導(dǎo)航、射電天文以及衛(wèi)星電視都是利用這種方式傳播無線電信號(hào)。二、我國電視廣播的頻率范圍及頻道劃分我國電視廣播分為兩個(gè)頻段：VHF和UHF兩個(gè)頻段。VHF稱為甚高頻頻段，其頻率范圍為48.5~92MHz（Ⅰ頻段1~5頻道）；167~223MHz（Ⅲ頻段6~12頻道）。

UHF稱為特高頻頻段，其頻率范圍為470~566MHz（Ⅳ頻段13~24頻道）；606~958MHz（Ⅴ頻段25~68頻道）。

中國電視各頻道頻率的配置詳細(xì)列于表2-4。增補(bǔ)頻道在電視頻道的分配上，原來是有一些空檔的，在5頻道至6頻道之間，是供警用通訊和空中導(dǎo)航使用的150兆赫茲頻段，在12頻道至13頻道之間，是供軍用和警用的450兆赫茲頻段。在整個(gè)頻段中，頻道并不是連續(xù)設(shè)置的，靠這樣來解決無線電頻率在空中十分擁擠的資源緊缺。但是在有線電視系統(tǒng)中，電視信號(hào)是在被屏蔽的電纜中傳送，不容易受到外界的干擾，此時(shí)可以利用這些原先被分配做別的通訊領(lǐng)域的無線電頻率資源，也用來傳送電視信號(hào)，這就是所謂“增補(bǔ)頻道”的由來。增補(bǔ)頻道實(shí)際上，即使采用這種方式，在有線電視網(wǎng)中能夠傳送的電視節(jié)目數(shù)仍然是有限的，在有效的有線電視系統(tǒng)中，不過只能傳送幾十套節(jié)目而已，不會(huì)有什么兩百個(gè)頻道之類的事情。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)300MHz系統(tǒng)傳輸頻道為DS1～DS5(48.5～92)MHz，Z1～Z7(111～167)MHz，DS6～DS12(167～223)MHz，Z8～Z16(223～295)MHz，450MHz系統(tǒng)增加Z17～Z35(295～447)MHz，550MHz系統(tǒng)增加了Z36～Z37(447～470)MHz，750MHz系統(tǒng)增加了Z39～Z43。1．電視信號(hào)的傳播特性

(1)視距傳播。電視信號(hào)屬于超短波波段，頻率高，波長(zhǎng)短，沿直線方向傳播到直接可見的地方，即視距傳播。視距(最大直視距離)與發(fā)射天線相接收天線的高度有關(guān)。設(shè)發(fā)射天線和接收天線的高度分別為h1和h2，則視距d為

式中，h1和h2以m為單位。實(shí)際上，大氣層對(duì)電波會(huì)有一定的折射作用，從而會(huì)改變視距的大小。在正常折射時(shí)，有效傳播距離d/比視距會(huì)稍遠(yuǎn)些，近似為。

2、擴(kuò)大電視覆蓋范圍的方法電視廣播的覆蓋面主要限制在視距范圍內(nèi)，雖然提高發(fā)射天線的高度可以擴(kuò)大廣播的服務(wù)范圍，但確實(shí)有限的。目前實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)某Ｓ梅绞街饕腥N：微波中繼、電視差轉(zhuǎn)和衛(wèi)星電視廣播。

（1）微波中繼。微波中繼又稱微波接力，它是在電視廣播傳送途中，建立許多微波中繼(接力)站，用微波把電視信號(hào)一站一站地傳送。每個(gè)接力站把前一站送來的微波信號(hào)接收下來，過放大并變換載波頻率再傳向下一站。在平原地區(qū)，通常每隔50km設(shè)置一個(gè)接力站。

(2)．電視差轉(zhuǎn)電視差轉(zhuǎn)是電視差頻轉(zhuǎn)播的簡(jiǎn)稱，電視差轉(zhuǎn)的主要功能是將接收到的主臺(tái)(或稱骨干臺(tái))某頻道的電視節(jié)目，經(jīng)過差轉(zhuǎn)機(jī)的頻率變換、放大后，再用另一頻道發(fā)射出去，從而擴(kuò)大主臺(tái)的覆蓋范圍或服務(wù)面積。與中頻調(diào)制器配合使用，差轉(zhuǎn)機(jī)可成為一臺(tái)電視發(fā)射機(jī)。如果配有攝錄像設(shè)備，電視差轉(zhuǎn)臺(tái)可自辦節(jié)目，也可轉(zhuǎn)接微波干線信號(hào)或衛(wèi)星廣播信號(hào)。

(3)．衛(wèi)星電視廣播利用地球同步衛(wèi)星作為傳遞電視信號(hào)的中繼站而實(shí)現(xiàn)的電視廣播稱為衛(wèi)星電視廣播。它是一種擴(kuò)大電視覆蓋范圍、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電視傳送的電視中繼或轉(zhuǎn)播方法。（包括電視直播衛(wèi)星）衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要由地面發(fā)射站和測(cè)控站、衛(wèi)星星體及地面接收網(wǎng)等三部分組成。第三節(jié)電視接收機(jī)基本工作原理

目前廣泛使用的是超外差單通道電視接收機(jī)。這種電視機(jī)，圖像和伴音中頻通道是共用的，解調(diào)之后才將圖像與伴音分開處理，具有電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。而雙通道指的是在混頻器之后，把中頻圖像信號(hào)和中頻伴音信號(hào)分別送圖像通道和伴音通道進(jìn)行處理，顯然這種方式電路較為復(fù)雜。黑白電視機(jī)的組成及其各部分的作用

1.天線接收高頻圖像信號(hào)與高頻伴音信號(hào)經(jīng)饋線送入高頻頭。

2.高頻調(diào)諧器（高頻頭）高頻頭由輸入電路、高頻放大器、本振和混頻器組成。輸入電路選擇所需的電視信號(hào)，高頻放大級(jí)放大有用信號(hào)以提高整機(jī)的信號(hào)與雜波功率比。被放大的高頻信號(hào)與本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的正弦振蕩信號(hào)一起送到混頻器，形成差頻信號(hào)即中頻信號(hào)。

主要作用：選擇并放大所接收頻道的微弱電信號(hào)；抑制干擾信號(hào)；與天線實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，保證信號(hào)能最有效傳輸；進(jìn)行電視信號(hào)頻率變換，完成超外差作用。3.中頻放大通道（中放）中頻放大器將混頻器送來的圖像中頻和伴音中頻，按一定頻率特性進(jìn)行放大。對(duì)圖像中頻信號(hào)放大達(dá)60dB左右；而對(duì)伴音中頻信號(hào)的放大則小得多，只有34dB左右。壓低伴音中頻放大量是為了防止伴音干擾圖像。視頻檢波器視頻檢波器有兩個(gè)作用：一是從圖像中頻信號(hào)中檢出視頻信號(hào)，即通過它把高頻圖像信號(hào)還原為視頻圖像信號(hào)，然后送至視放級(jí)；二是利用檢波二極管的非線性作用，將圖像中頻（38MHz）和伴音中頻（31.5MHz）信號(hào)混頻，得到6.5MHz差額，即產(chǎn)生6.5MHz第二伴音中頻信號(hào)（調(diào)頻信號(hào)）。3.中頻放大通道（中放）

在中頻放大通道中還設(shè)有自動(dòng)增益控制電路（AGC電路）和自動(dòng)雜波抑制電路（ANC電路）AGC電路當(dāng)天線接收的高頻電視信號(hào)有強(qiáng)弱變化時(shí)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)中放級(jí)和高放級(jí)的放大倍數(shù)（即增益），使檢波后的視頻信號(hào)變化甚微，保證輸出信號(hào)電平穩(wěn)定。ANC電路視頻前置級(jí)輸出的全電視信號(hào)，在ANC電路中限制或消除干擾后，饋送至掃描電路進(jìn)行同步分離。4.視頻放大通道（視放）一般由視頻前置（預(yù)視放）和視放輸出級(jí)兩級(jí)組成。視頻前置級(jí)

視頻前置級(jí)作為信號(hào)分配電路，將檢波器檢出的視頻信號(hào)送至視放輸出級(jí)、AGC電路、同步分離電路和伴音中放電路，并作為第二伴音中頻的第一級(jí)放大器。視放輸出級(jí)將視頻前置級(jí)送來的視頻信號(hào)放大到峰峰值60V左右，以負(fù)極