模擬電視廣播系統(tǒng)

4.1電視廣播發(fā)送系統(tǒng)地面廣播的發(fā)射天線常置于廣播區(qū)域的制高點(diǎn)上，例如山頂或高樓頂上，以擴(kuò)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(jī)的全電視信號送到中心控制室進(jìn)行切換、編輯和處理。第一頁，共43頁。

處理后的彩色全電視信號送到電視圖像發(fā)射機(jī)，對高頻載波進(jìn)行調(diào)幅，形成調(diào)幅信號。電視的伴音也同時經(jīng)過話筒變?yōu)橄鄳?yīng)的音頻信號，經(jīng)過伴音控制臺中的增音機(jī)放大和處理后，送到電視伴音發(fā)射機(jī)，對高頻載波進(jìn)行調(diào)頻，形成伴音的調(diào)頻信號。電視圖像的調(diào)幅信號和電視伴音的調(diào)頻信號分別進(jìn)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(jī)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(yáng)聲器放音。第二頁，共43頁。圖4-1地面廣播示意圖第三頁，共43頁。4.1.1射頻電視信號圖像信號和伴音信號頻率比較低，不能直接向遠(yuǎn)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(fù)極性調(diào)制用負(fù)極性的圖像信號對載頻進(jìn)行調(diào)制，稱為負(fù)極性調(diào)制；用正極性的圖像信號對載頻進(jìn)行調(diào)制，稱為正極性調(diào)制，如圖4-2所示。第四頁，共43頁。

圖4-2電視信號的調(diào)制極性

(a)負(fù)極性圖像信號；(b)正極性圖像信號；

(c)負(fù)極性調(diào)幅信號；(d)正極性調(diào)幅信號第五頁，共43頁。

我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像信號采用負(fù)極性調(diào)幅。因?yàn)樨?fù)極性調(diào)幅有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)節(jié)省發(fā)射功率一般圖像中亮的部分比暗的部分面積大，負(fù)極性調(diào)幅波的平均電平比正極性調(diào)幅波的平均電平低，因此負(fù)極性調(diào)制的平均功率比正極性調(diào)制小。

(2)干擾不易被察覺干擾信號通常是以脈沖形式疊加在調(diào)幅信號上，結(jié)果調(diào)幅波包絡(luò)電平增高，負(fù)極性調(diào)制時干擾信號解調(diào)后在屏幕上顯示為黑點(diǎn)，不易被察覺。第六頁，共43頁。(3)便于實(shí)現(xiàn)自動增益控制負(fù)極性調(diào)幅波的同步頂電平就是峰值電平，便于用作基準(zhǔn)電平進(jìn)行信號的自動增益控制。我國電視標(biāo)準(zhǔn)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。第七頁，共43頁。2.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，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。第八頁，共43頁。圖4-3調(diào)幅波頻譜第九頁，共43頁。

在發(fā)送端是用殘留邊帶濾波器來實(shí)現(xiàn)殘留邊帶提取的，接收機(jī)中的幅頻特性必須與之相對應(yīng)，接收機(jī)是由中頻放大器的特殊形狀的頻率特性曲線來保證圖像不失真的。采用殘留邊帶調(diào)制后，射頻電視信號的帶寬壓縮為8MHz，如圖4-4所示。0.75～1.25MHz是發(fā)射機(jī)殘留邊帶濾波器的衰減特性所造成的。第十頁，共43頁。圖4-4殘留邊帶信號頻譜第十一頁，共43頁。3.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。伴音調(diào)頻信號的頻帶寬度BWFM可用下式近似計(jì)算：

BWFM=2（Δfmax+Fmax）（4-1）式中，Δfmax為最大頻偏,Fmax為伴音信號最高頻率。我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Δfmax=50kHz,若Fmax=15kHz，BWFM=2（50+15）=130kHz。第十二頁，共43頁。4.1.2電視頻道的劃分我國電視頻道在甚高頻(VHF)段共有12個頻道，在特高頻(UHF)段共有56個頻道，如表4-1所示。第十三頁，共43頁。表4-1我國電視頻道表第十四頁，共43頁。第十五頁，共43頁。4.1.3地面廣播電視發(fā)射機(jī)

廣播電視發(fā)射機(jī)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(jī)是由圖像發(fā)射機(jī)和伴音發(fā)射機(jī)組成的，稱為雙通道電視發(fā)射機(jī)。電視發(fā)射機(jī)由圖像與伴音共用一部發(fā)射機(jī)，稱為單通道電視發(fā)射機(jī)。圖4-5是它們的組成原理方框圖。第十六頁，共43頁。

圖4-5電視發(fā)射機(jī)組成原理方框圖(a)雙通道電視發(fā)射機(jī)；(b)單通道電視發(fā)射機(jī)第十七頁，共43頁。

圖4-5電視發(fā)射機(jī)組成原理方框圖(a)雙通道電視發(fā)射機(jī)；(b)單通道電視發(fā)射機(jī)第十八頁，共43頁。

比較兩種組成方框圖可以看出，圖像信號均在38MHz中頻進(jìn)行調(diào)幅，這樣有一個較大的優(yōu)點(diǎn)，就是發(fā)射機(jī)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(jìn)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(jìn)行校正，可以獲得良好的校正效果。第十九頁，共43頁。

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(jìn)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。第二十頁，共43頁。

雙通道發(fā)射機(jī)在高頻功率放大器之后，采用雙工器來防止圖像與伴音信號相互竄擾，由于發(fā)射機(jī)、饋線和天線間的良好匹配，因此能保證高頻信號能量高效、優(yōu)質(zhì)傳輸。單通道發(fā)射機(jī)的圖像、伴音中頻信號混合后，一起變頻、一起功率放大、一起發(fā)射，故設(shè)備較簡單。我國電視標(biāo)準(zhǔn)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(jī)中它們的功率比為10∶1。第二十一頁，共43頁。4.2地面電視廣播接收系統(tǒng)

圖4-6是彩色電視機(jī)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。第二十二頁，共43頁。圖4-6PAL彩色電視接收機(jī)方框圖第二十三頁，共43頁。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(jìn)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。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(jī)。第二十四頁，共43頁。

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。第二十五頁，共43頁。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(jìn)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(jī)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。第二十六頁，共43頁。

視頻檢波器的第一項(xiàng)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(xiàng)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。第二十七頁，共43頁。

檢波器的輸出信號要提供給PAL編碼器、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(jìn)行視頻前置放大以增強(qiáng)其負(fù)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。常用方法是把干擾脈沖分離出來，倒相后再疊加到原信號上去，從而抵消干擾脈沖。自動增益控制(AGC)電路的功能是檢出一個隨輸入信號電平而變化的直流電壓，去控制中頻放大器和高頻放大器的增益，以保持視頻檢波輸出幅度基本不變。第二十八頁，共43頁。3.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(jìn)行頻率檢波，檢出音頻信號，再進(jìn)行低放，最后在揚(yáng)聲器得到電視伴音。

4.PAL解碼器

PAL解碼器詳見節(jié)PAL解碼器和圖3-21所示的PAL解碼器方框圖。第二十九頁，共43頁。5.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。第三十頁，共43頁。

為了提高行掃描電路的抗干擾性，現(xiàn)代電視接收機(jī)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(qiáng)。第三十一頁，共43頁。

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。第三十二頁，共43頁。6.遙控系統(tǒng)遙控系統(tǒng)由本機(jī)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(jī)鍵盤位于電視機(jī)面板上，用戶通過本機(jī)鍵盤操作，完成對電視機(jī)的選臺、預(yù)置或各種功能控制。第三十三頁，共43頁。

紅外遙控發(fā)射器上鍵盤的作用基本上和本機(jī)鍵盤相似，所不同的是它可以遠(yuǎn)離電視機(jī)，通過紅外光指令信號控制電視機(jī)。當(dāng)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(jìn)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。安裝在電視機(jī)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(jìn)制代碼，送至微控制器進(jìn)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(jī)。第三十四頁，共43頁。

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(yùn)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。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。第三十五頁，共43頁。

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。第三十六頁，共43頁。思考題和習(xí)題

1.填空題

(1)調(diào)制后的圖像信號和伴音信號統(tǒng)稱為_____電視信號，圖像信號采用_____方式，伴音信號采用_____方式。

(2)地面廣播采用_____發(fā)送方式，即對_____MHz圖像信號采用雙邊帶發(fā)送，_____MHz圖像信號采用單邊帶發(fā)送。第三十七頁，共43頁。

(3)我國電視頻道在_____(VHF)段共有_____個頻道，在_____(UHF)段共有_____個頻道。

(4)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定伴音載頻在同一頻道中比圖像載頻高_(dá)____MHz。

(5)我國規(guī)定圖像中頻為_____MHz，第一伴音中頻為_____MHz。

(6)為了提高行掃描電路的抗干擾性，現(xiàn)代電視接收機(jī)都采用_____(AFPC)電路。第三十八頁，共43頁。2.選擇題

(1)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像信號采用（）。①正極性調(diào)幅

②負(fù)極性調(diào)幅

③正極性調(diào)頻

④負(fù)極性調(diào)頻(2)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，射頻電視信號的帶寬為（）。①6MHz

②6.5MHz

③8MHz

④12MHz(3)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像中頻信號頻率為（）。①6.5MHz

②31.5MHz

③33.57MHz

④38Hz第三十九頁，共43頁。(4)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，伴音中頻信號頻率為（）。①6.5MHz

②31.5MHz

③33.57MHz

④38MHz(5)我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，伴音第二中頻信號頻率為（）