電視原理第4章電視廣播課件

第四章電視廣播4.1射頻電視信號4.2彩色電視信號的發(fā)射4.3地面廣播電視接收機4.4有線電視系統(tǒng)

4.1射頻電視信號地面廣播是相對于衛(wèi)星廣播而言的，地面廣播的發(fā)射天線常置于廣播區(qū)域的制高點上，例如山頂或高樓頂上，以擴大電視廣播的覆蓋區(qū)域。圖4-1是地面廣播示意圖，多臺攝像機的全電視信號送到中心控制室進行切換、編輯和處理。第四章電視廣播2圖4-1地面廣播示意圖第四章電視廣播3電視圖像的調(diào)幅信號和電視伴音的調(diào)頻信號分別進行功率放大后通過雙工器，一起送到電視發(fā)射天線，向外發(fā)送帶有電視信號的無線電波。電視機從天線接收到無線電波后解調(diào)為全電視信號和伴音信號，電視信號經(jīng)處理后在熒光屏上顯示圖像；伴音信號經(jīng)放大后推動揚聲器放音。5第四章電視廣播圖像信號和伴音信號頻率比較低，不能直接向遠距離傳送，必須將它們分別調(diào)制在頻率較高的載頻上，然后通過天線發(fā)射出去。圖像信號采用調(diào)幅方式，伴音信號采用調(diào)頻方式，調(diào)制后的圖像信號和伴音信號統(tǒng)稱為射頻電視信號。1.負極性調(diào)制用負極性的圖像信號對載頻進行調(diào)制，稱為負極性調(diào)制；用正極性的圖像信號對載頻進行調(diào)制，稱為正極性調(diào)制，如圖4-2所示第四章電視廣播6圖4-2電視信號的調(diào)制極性(a)負極性圖像信號；(b)正極性圖像信號；(c)負極性調(diào)幅信號；(d)正極性調(diào)幅信號第四章電視廣播7(3)便于實現(xiàn)自動增益控制負極性調(diào)幅波的同步頂電平就是峰值電平，便于用作基準電平進行信號的自動增益控制。我國電視標準規(guī)定，彩色全電視信號的輻射電平：同步脈沖頂為100%載波峰值，消隱電平為72.5%～77.5%載波峰值，黑電平與消隱電平的差為0～5%載波峰值，峰值白電平為10%～12.5%載波峰值。第四章電視廣播92.殘留邊帶發(fā)射圖像信號的最高頻率為6MHz，調(diào)幅波頻譜寬度為12MHz，如圖4-3所示。頻帶越寬，電視設(shè)備越復(fù)雜，在固定頻段內(nèi)電視頻道數(shù)目越少，所以必須壓縮頻帶寬度。由于載頻不含信息，上、下邊帶攜帶的信息相等，因此可以考慮單邊帶發(fā)送。第四章電視廣播10圖4-3調(diào)幅波頻譜第四章電視廣播11但為了便于圖像傳輸，地面廣播采用殘留邊帶發(fā)送方式，即對0～0.75MHz圖像信號采用雙邊帶發(fā)送，0.75～6MHz圖像信號采用單邊帶發(fā)送。殘留邊帶調(diào)制過程圖4-4殘留邊帶信號頻譜第四章電視廣播133.伴音調(diào)頻

電視伴音采用調(diào)頻制。調(diào)頻信號可以用限幅來去掉疊加在調(diào)制信號上的干擾，以獲得較高的音質(zhì)，伴音采用調(diào)頻制還可以減小伴音對圖像的干擾。調(diào)頻波的頻譜比較復(fù)雜，頻帶也寬得多。第四章電視廣播14伴音調(diào)頻信號的頻帶寬度BWFM可用下式近似計算：

BWFM=2（Δfmax+Fmax）（4-1）上式中，Δfmax為最大頻偏，F(xiàn)max為伴音信號最高頻率。我國電視標準規(guī)定，Δfmax=50kHz，若Fmax=15kHz，

BWFM=2（50+15）=130kHz。表4-1我國電視頻道表第四章電視廣播17第四章電視廣播18

4.2彩色電視信號的發(fā)射

廣播電視發(fā)射機將彩色全電視信號和伴音信號調(diào)制在射頻載波上，通過天線以高頻電磁波方式傳播出去。射頻載波均采用米波波段(甚高頻VHF頻段)和分米波波段(特高頻UHF頻段)。電視發(fā)射機是由圖像發(fā)射機和伴音發(fā)射機組成的，稱為雙通道電視發(fā)射機。電視發(fā)射機由圖像與伴音共用一部發(fā)射機，稱為單通道電視發(fā)射機。圖4-5是它們的組成原理方框圖。第四章電視廣播19圖4-6單通道電視發(fā)射機組成原理方框圖第四章電視廣播21比較兩種組成方框圖可以看出，圖像信號均在38MHz中頻進行調(diào)幅，這樣有一個較大的優(yōu)點，就是發(fā)射機工作在任何一個頻道，其前端電路是相同的，便于生產(chǎn)。中頻調(diào)幅器的工作電平較低，對信號的處理與校正比較方便，所以殘留邊帶濾波和微分增益校正放在中頻進行。不同工作頻道的殘留邊帶濾波電路是相同的，殘留邊帶濾波器引入的群時延誤差也在中頻進行校正，可以獲得良好的校正效果。第四章電視廣播22殘留邊帶濾波后電視信號兩個邊帶不對稱，在高頻功率放大器中容易引起微分增益失真，微分增益失真在視頻校正比較麻煩，所以在中頻進行校正。伴音信號調(diào)制在第二伴音中頻6.5MHz上，再與38MHz混頻，能比較方便地獲得伴音中頻31.5MHz信號。第四章電視廣播23我國電視標準規(guī)定伴音載頻在同一頻道中比圖像載頻高6.5MHz。為了保證圖像與伴音能有同樣的覆蓋面積，圖像峰值功率與伴音載頻功率之比為5∶1左右，在單通道發(fā)射機中它們的功率比為10∶1。25作業(yè):射頻電視信號的組成？采用了哪些調(diào)制方法？3-11第二章的練習(xí)題26

4.3地面廣播電視接收機4.3.1彩色電視接收機的組成圖4-6是彩色電視機的方框圖，主要包括高頻調(diào)諧器、中放與檢波、伴音通道、PAL解碼器、同步與掃描、遙控系統(tǒng)6部分。第四章電視廣播27

1.高頻調(diào)諧器高頻調(diào)諧器又稱高頻頭，它有選擇頻道、放大信號、變換頻率的功能。天線和輸入電路的作用是選擇所要接收頻道的微弱電視信號，由高頻放大器進行有選擇性的放大，再與本振輸出的頻率較高的正弦波混頻得到中頻信號。高頻調(diào)諧器有良好的選擇性，可以抑制鏡像（比信號頻率高2倍中頻）干擾、中頻干擾和其他干擾信號。第四章電視廣播29隔離混頻器與天線的耦合，可以避免本振信號通過天線輻射出去而干擾其他接收機。

混頻器把接收下來的不同頻道的射頻電視信號變換成固定頻率的中頻信號。我國規(guī)定圖像中頻為38MHz，第一伴音中頻為31.5MHz，后面的中頻放大器因頻率固定能獲得良好的選擇性及較高的增益。一般高頻調(diào)諧器的總增益約為20dB。第四章電視廣播30彩色電視機的高頻調(diào)諧器部分頻率特性要比黑白機更平坦在彩色電視機中，色度信號與亮度信號共用一個通道進行傳輸，所以高頻頭頻率特性不平坦會使色度信號與亮度信號的比例關(guān)系改變，造成彩色失真，甚至失去彩色。第四章電視廣播31為此，要求高頻調(diào)諧器頻率特性的頂部不平坦度不得超過10％。而黑白電視接收機即使頻率特性頂部不平坦度達到30％，也看不出圖像質(zhì)量的明顯下降。這是因為人眼對彩色失真較之亮度失真更敏感的緣故。圖4-7高頻調(diào)諧器的頻率特性第四章電視廣播32

2.中放與檢波中頻放大器將高頻調(diào)諧器送來的圖像中頻信號和第一伴音中頻信號進行放大，其主要任務(wù)是放大圖像中頻信號，對伴音中頻信號的放大倍數(shù)很小，因此經(jīng)常把中頻放大器稱為圖像中放。中放是整個電視接收機主要的放大單元，要求增益在60dB以上。為適應(yīng)殘留邊帶發(fā)送，抑制干擾，中放特性曲線是特殊形狀的，這由聲表面波濾波器（SAWF）一次形成。第四章電視廣播33視頻檢波器的第一項任務(wù)是從中頻圖像信號中檢出視頻圖像信號，一般用大信號檢波即包絡(luò)檢波。視頻檢波器的第二項任務(wù)是利用二極管的非線性，由圖像中頻和伴音中頻差拍產(chǎn)生6.5MHz的第二伴音中頻信號。第四章電視廣播34檢波器的輸出信號要提供給PAL解碼器、同步分離電路、自動增益控制（AGC）電路和伴音中放電路，所以先進行視頻前置放大以增強其負載能力。從天線到視頻預(yù)置放大稱為（圖像和伴音的）公共通道。自動噪波抑制（ANC）電路的功能是自動抑制干擾脈沖，以免影響同步分離電路正常工作。第四章電視廣播35圖4-6PAL制彩色電視接收機方框圖第四章電視廣播363.伴音通道從視頻前置放大取出的6.5MHz第二伴音中頻信號被送到伴音中頻放大器，經(jīng)放大、限幅后送至鑒頻器進行頻率檢波，檢出音頻信號，再進行低放，最后在揚聲器得到電視伴音。4.PAL解碼器

PAL解碼器上一章已經(jīng)講述。第四章電視廣播375.同步與掃描電路視頻圖像信號經(jīng)ANC電路消除干擾脈沖后被送到同步分離電路，分離出復(fù)合同步信號。復(fù)合同步信號放大后經(jīng)積分電路分離出場同步信號，場同步信號再去控制場振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波信號與發(fā)送端同步，場鋸齒波信號經(jīng)場推動級和場輸出級的放大，在場偏轉(zhuǎn)線圈中產(chǎn)生場掃描電流。第四章電視廣播38為了提高行掃描電路的抗干擾性，現(xiàn)代電視接收機都采用自動頻率相位控制(AFPC)電路。復(fù)合同步信號直接加入AFPC電路的鑒相器，與行振蕩信號比較。如果兩者的頻率和相位存在差別，則輸出與誤差成比例的電壓來控制行振蕩器的頻率和相位與發(fā)端同步，由于AFPC電路中低通濾波器的作用，行同步的抗干擾性增強。第四章電視廣播39與發(fā)送端同步的行振蕩信號經(jīng)行推動級和行輸出級放大，在行偏轉(zhuǎn)線圈中產(chǎn)生行偏轉(zhuǎn)電流。行掃描逆程脈沖經(jīng)升壓與整流得到顯像管需要的高壓、中壓以及視頻放大電路（與PAL解碼器基色矩陣合在一起）需要的電壓。彩色顯像管的附屬電路包括會聚、幾何畸變校正、白平衡調(diào)整、色純調(diào)整、消磁等電路。第四章電視廣播406.遙控系統(tǒng)遙控系統(tǒng)由本機鍵盤、節(jié)目存儲器、紅外遙控發(fā)射器、紅外接收器、微控制器和接口電路等組成。本機鍵盤位于電視機面板上，用戶通過本機鍵盤操作，完成對電視機的選臺、預(yù)置或各種功能控制。第四章電視廣播41紅外遙控發(fā)射器上鍵盤的作用基本上和本機鍵盤相似，所不同的是它可以遠離電視機，通過紅外光指令信號控制電視機。當按下紅外遙控器的某個鍵時，遙控器內(nèi)的編碼器輸出一組相應(yīng)的二進制代碼，并調(diào)制在38kHz載波上，再去調(diào)制紅外發(fā)光二極管，變成紅外遙控指令信號發(fā)射出去。第四章電視廣播42安裝在電視機面板后面的紅外接收器中的紅外光敏二極管接收到紅外遙控指令信號后，經(jīng)放大、檢波、整形得到指令的二進制代碼，送至微控制器進行譯碼，識別出控制的種類和內(nèi)容，據(jù)此發(fā)出相應(yīng)信號，通過接口電路去調(diào)整電視機。第四章電視廣播43節(jié)目存儲器采用電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)，用來存儲若干個頻道的調(diào)諧電壓數(shù)據(jù)、各種功能控制參數(shù)等，也存儲最后收看電視節(jié)目信息，包括頻道號、TV/AV狀態(tài)、音量、亮度、對比度、色飽和度等。微控制器是遙控系統(tǒng)的核心，由8bit的算術(shù)和邏輯運算器、各種寄存器、電壓或頻率綜合器、RAM(數(shù)據(jù)存儲器)、ROM(固化了全部選臺、預(yù)置和各種功能控制程序)、I／O端口、指令譯碼器、總線、主時鐘等組成。第四章電視廣播44與外圍電路一起執(zhí)行用戶的遙控指令，如選臺、預(yù)置、音量、亮度等各種功能控制。接口電路將微控制器送來的各種功能控制指令碼，經(jīng)過譯碼、D／A轉(zhuǎn)換為64級模擬量控制電壓，再去控制音量、亮度、色飽和度、電源等。第四章電視廣播454.3.2地面廣播接收天線射頻電視信號的載波頻率高，跨越障礙物的能力弱，信號主要靠空間波傳播，衰減較大，信號覆蓋的范圍也有限。距離電視臺較遠的地區(qū)可借助于電視接收天線獲得較好的收看效果。利用天線較強的方向性，可提高電視接收機的抗干擾能力，減少電視圖像的重影。第四章電視廣播461.半波振子和折合振子電視接收天線最基本的形式有兩種：一種是半波振子天線，如圖4-8所示；另一種是折合振子天線，如圖4-9所示。它們均由直徑在10mm以上的金屬導(dǎo)體(如銅管、鋁管、鋁合金管等)制成。第四章電視廣播47圖4-8半波振子天線第四章電視廣播48圖4-9折合振子天線這兩種天線都是諧振式天線，當接收天線的長度L等于接收電視頻道載波波長λ0的一半，即L=λ0／2時，天線呈諧振狀態(tài)，阻抗為純電阻，此時的輸出功率最大，故稱這種天線為半波振子天線。折合振子天線只要長度等于λ0／2，也具有上述特性。接收天線的長度L與接收頻道的中心頻率f0的關(guān)系是：（4-2）第四章電視廣播49式中,L為天線的電氣長度，單位為米;c為電磁波在空間的傳播速度，它等于光速，c=3×108m/s;f0為所接收頻道的中心頻率，單位為兆赫茲(MHz)。例如，5頻道頻率范圍為84～92MHz，f0=88MHz，L=150/88=1.7m;12頻道頻率范圍為215～223MHz，f0=219MHz，L=150/219=0.68m。經(jīng)驗證明,長度L乘上縮短系數(shù)0.95后接收效果最好。第四章電視廣播502.卡塞格倫天線接收天線直接關(guān)系到衛(wèi)星廣播電視節(jié)目的收視質(zhì)量。圖4-10是一種前饋式拋物面天線的結(jié)構(gòu)，由拋物面反射體、饋源及其支撐桿、天線支架和仰角及方位角調(diào)整機構(gòu)組成。前饋天線將天線部件饋源放置在旋轉(zhuǎn)拋物面的前方焦點處。饋源的主要作用是收集衛(wèi)星電視信號并饋送到高頻頭去。天線支架分為上支架和下支架兩部分。

第四章電視廣播51圖4-10前饋式拋物面天線的結(jié)構(gòu)第四章電視廣播52上支架主要作用是支撐拋物面，下支架用于把天線安裝在地面或建筑物上。仰角和方位角調(diào)節(jié)機構(gòu)用于衛(wèi)星天線的方向選擇，以對準軌道上的衛(wèi)星?？ㄈ駛愄炀€也稱后饋式天線，是在拋物面天線的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，后饋式天線有兩個反射面如圖4-11所示。第四章電視廣播53圖4-11卡塞格倫天線的結(jié)構(gòu)第四章電視廣播54它以拋物面為主反射面，副反射面為旋轉(zhuǎn)雙曲面，它的虛焦點與主反射拋物面焦點重合，實焦點與饋源中心重合，它將拋物面反射電波再反射到拋物面后的饋源上?？ㄈ駛愄炀€效率高、方向性強、噪聲低、增益高，性能比拋物面天線好。大多數(shù)收發(fā)雙工的地面通信兼電視接收站都采用卡塞格倫天線。第四章電視廣播55作業(yè)：說明彩色電視接收機各部分的作用？第四章電視廣播4.4有線電視系統(tǒng)57有線電視發(fā)展到今天，無論是其系統(tǒng)組成、技術(shù)手段，還是其系統(tǒng)規(guī)模、服務(wù)功能，各方面都發(fā)生了翻天覆地的變化

現(xiàn)代意義上的“有線電視網(wǎng)絡(luò)”，實際上是一個脫胎于傳統(tǒng)CATV系統(tǒng)，但早已突破了“有線”的束縛和“電視”的局限，具有綜合信息服務(wù)功能的信息網(wǎng)絡(luò)體系第四章電視廣播有線電視網(wǎng)絡(luò)的特點：（1）實現(xiàn)廣播電視的有效覆蓋（2）圖像質(zhì)量好，抗干擾能力強（3）頻道資源豐富，傳送的節(jié)目多（4）系統(tǒng)規(guī)模大，節(jié)約投資、美化市（5）寬帶入戶，便于綜合利用（6）能夠?qū)崿F(xiàn)有償服務(wù)（7）建網(wǎng)可以循序漸進，逐步發(fā)展第四章電視廣播584.4.1定義與分類(1)定義。有線電視系統(tǒng)是采用纜線作為傳輸媒質(zhì)來傳送電視節(jié)目的一種閉路電視系統(tǒng)CCTV(ClosedCircuitTelevision)，它以有線的方式在電視中心和用戶終端之間傳遞聲、像信息。所謂閉路，指的是不向空間輻射電磁波。第四章電視廣播59(2)分類。按照用途分，有線電視系統(tǒng)有廣播有線電視和專用有線電視(即應(yīng)用電視)兩類。不過，隨著技術(shù)的發(fā)展，這兩種有線電視的界限已不十分明顯，有逐漸融和交叉的趨勢。60第四章電視廣播4.4.2傳輸方式應(yīng)用電視和廣播有線電視均采用同軸電纜或光纜甚至微波和衛(wèi)星作為電視信號的傳輸介質(zhì)。電視信號在傳輸過程中普遍采用兩種傳輸方式:一種是射頻信號傳輸，又稱高頻傳輸；另一種是視頻信號傳輸，又稱低頻傳輸。應(yīng)用電視系統(tǒng)都采用視頻信號傳輸方式，而廣播有線電視系統(tǒng)通常采用射頻信號傳輸方式，且保留著無線廣播制式和信號調(diào)制方式，因此，并不改變電視接收機的基本性能。61第四章電視廣播

4.4.3工作頻段及頻道應(yīng)當強調(diào)指出:有線電視的工作頻段及頻道指的是在干(支)線中傳輸?shù)男盘柕念l段及頻道，并不是指前端接收信號的頻段。(1)有線電視的工作頻段及頻道分布如圖4―12所示，它包含VHF和UHF兩個頻段。

(2)我國的無線(開路)廣播電視臺按行政區(qū)域覆蓋范圍實行中央、省(市)、地區(qū)和縣四級布局。62第四章電視廣播圖4-12有線電視的工作頻段63(3)鄰頻道指的是相鄰的標準廣播電視頻道。(4)增補頻道傳輸也是增加有線電視頻道的一種方法。

第四章電視廣播表4-1Z1~Z16頻道分配表64第四章電視廣播表4―2CATV的頻道劃分表65第四章電視廣播4.4.4特性與功能有線電視近年來發(fā)展很快,已成為家庭生活的第三根線，又稱圖像線(第一根線是電燈線，第二根線是電話線)。有線電視的發(fā)展之所以迅速，主要在于它有如下特性：①高質(zhì)量。②寬帶性。③保密性和安全性。④反饋性。⑤控制性。⑥靈活性。⑦發(fā)展性。66第四章電視廣播4.4.5有線電視系統(tǒng)的構(gòu)成①基本組成有線電視系統(tǒng)一般由接收信號源、前端處理、干線傳輸、用戶分配和用戶終端幾部分組成，而各個子系統(tǒng)包括多少部件和設(shè)備，要根據(jù)具體需要來決定。圖4―13是有線電視系統(tǒng)的基本組成圖。67第四章電視廣播圖4―13有線電視系統(tǒng)的基本組成框圖68有線電視系統(tǒng)傳輸過程第四章電視廣播圖4-14有線電視系統(tǒng)的基本組成實例69第四章電視廣播②拓撲結(jié)構(gòu)有線電視系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)指的是其傳輸分配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)型式。傳統(tǒng)的有線電視系統(tǒng)(電纜電視系統(tǒng))的拓撲結(jié)構(gòu)為樹枝型，即信號在“樹根”(前端)產(chǎn)生，然后沿“主干”(干線)到達“樹枝”(分支線、分配線)，最后送到“樹葉”(用戶)。樹狀結(jié)構(gòu)具有多路傳送、分支分配、放大等功能，且可以中繼傳送，適合同軸電纜網(wǎng)。樹枝型結(jié)構(gòu)的示意圖如圖4―14（b）所示。70第四章電視廣播圖4―15有線電視拓撲結(jié)構(gòu)(a)環(huán)形;(b)樹枝形;(c)星形

71第四章電視廣播圖4―16光纖CATV拓撲結(jié)構(gòu)(a)星-樹型網(wǎng)絡(luò);(b)根樹型網(wǎng)絡(luò);(c)格子網(wǎng)72第四章電視廣播③基本類型有線電視系統(tǒng)種類繁多，分類方法復(fù)雜，但總可把它歸結(jié)為以下幾種基本類型。按系統(tǒng)規(guī)模或用戶數(shù)量來分，有線電視有A、B、C、D四類(表4―3)，分別對應(yīng)大型、中型、中小型和小型系統(tǒng)。73第四章電視廣播表4―3有線電視系統(tǒng)的基本類型74第四章電視廣播圖4―17大型CATV系統(tǒng)示意圖75第四章電視廣播圖4―18小型CATV系統(tǒng)示意圖76第四章電視廣播按網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分，有線電視系統(tǒng)有以下幾種模式:①同軸電纜網(wǎng)。傳輸距離不遠。②光纜網(wǎng)。與同軸電纜網(wǎng)比較其傳輸容量，傳輸距離和傳輸質(zhì)量都要好于同軸電纜網(wǎng)。③微波網(wǎng)。微波做超干線