電視原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)課件

電視制式與彩色電視信號(hào)

2.1相容制傳送方式

2.1.1相容的必備條件要實(shí)現(xiàn)彩色與黑白電視相容,彩色電視應(yīng)滿(mǎn)足以下基本條件:(1)所傳送的電視信號(hào)中應(yīng)有亮度信號(hào)和色度信號(hào)兩部分。

(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,而且應(yīng)該有相同的頻帶寬度、圖像載頻和伴音載頻。(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)的彩色干擾,以及彩色電視中色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。

2.1.2大面積著色原理電視圖像的水準(zhǔn)清晰度是和信號(hào)的頻帶寬度成正比的。水準(zhǔn)清晰度每增加80線,相當(dāng)於視頻帶寬增加1MHz。因而可用6MHz帶寬傳送亮度信號(hào),而用窄帶傳送色度信號(hào)。2.1.3頻譜交錯(cuò)原理

圖2―1亮度與色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò)

2.2亮度信號(hào)與色差信號(hào)

2.2.1亮度、色差與R、G、B的關(guān)係由亮度方程知

Y=0.3R+0.59G+0.11B(2―1)

那麼,R-Y=R-(0.3R+0.59G+0.11B)=0.7R-0.59G-0.11B(2―2a)B-Y=B-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R-0.59G+0.89B(2―2b)G-Y=G-(0.3R+0.59G+0.11B)=-0.3R+0.41G-0.11B(2―2c)

在已知(R-Y)和(B-Y)的情況下,可以容易地按照下述步驟求得(G-Y)。由

Y=0.3Y+0.59Y+0.11Y(2―3)Y=0.3R+0.59G+0.11B(2―4)

用式(2―4)減去式(2―3),得

0.3(R-Y)+0.59(G-Y)+0.11(B-Y)=0

則(2―5)

接收端由矩陣電路把收到的(R-Y)和(B-Y),按式(2―5)恢復(fù)出(G-Y),然後再以矩陣電路使之分別與Y信號(hào)相加,從而恢復(fù)出三基色。即

(R-Y)+Y=R(2―6a)(B-Y)+Y=B(2―6b)(G-Y)+Y=G(2―6c)

在傳送黑白電視信號(hào)時(shí),因色度信號(hào)為零,R、G、B應(yīng)相等。設(shè)R=G=B=Ex,則利用亮度方程可求得:Y=0.3Ex+0.59Ex+0.11Ex=Ex(2―7a)R-Y=Ex-Ex=0(2―7b)B-Y=Ex-Ex=0(2―7c)

這就說(shuō)明,對(duì)於黑白電視信號(hào),反映色調(diào)與飽和度(即色度)的色差信號(hào)為零,且亮度Y的電壓值與三個(gè)基色電壓值相等,即

Y=R=G=B

比如傳送飽和黃色,則可知R=G=1,B=0,其亮度信號(hào)和色差信號(hào)分別為

Y=0.3×1+0.59×1+0.11×0=0.89R-Y=1-0.89=0.11B-Y=0-0.89=-0.89

可見(jiàn)此時(shí)(R-Y)和(B-Y)不再為零。

於是根據(jù)式(2―6),用於重現(xiàn)彩色圖像的三基色信號(hào)分別為:Rd=(R-Y)t+YtBd=(B-Y)t+YtGd=［-0.51(R-Y)t-0.19(B-Y)t］+Yt

因?yàn)椴挥?jì)入顯像管γ失真,所以顯示的亮度Yd將為

Yd=0.3Rd+0.59Gd+0.11Bd

=［0.3(R-Y)t+0.3Yt］+［-0.3(R-Y)t-0.11(B-Y)t+0.59Yt］+［0.11(B-Y)t+0.11Yt］

=Yt(2―8)圖2―2100%幅度,100%飽和度彩條信號(hào)

(a)彩條圖像;(b)三基色電壓;(c)亮度信號(hào);(d)色差信號(hào)2.2.2標(biāo)準(zhǔn)彩條亮度與色差信號(hào)的波形與特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)是由彩條信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的一種測(cè)試信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)有多種規(guī)範(fàn),圖2―2給出的波形稱(chēng)為“100%幅度、100%飽和度”彩條信號(hào)。對(duì)於這種規(guī)範(fàn),白條對(duì)應(yīng)的電平為1(即100%),黑條對(duì)應(yīng)的電平為0,三基色信號(hào)的電平非1即0,由其顯示的彩色均為飽和色。由式(2―1)和式(2―2)可求得100%幅度,100%飽和度彩條信號(hào)中各條相應(yīng)的亮度信號(hào)和色差信號(hào)電平,其值列入表2―1。

表2―1100%幅度、100%飽和度彩條三基色、亮度、色差電平值

圖2―375%幅度、100%飽和度彩條信號(hào)波形

彩條信號(hào)由四位數(shù)碼命名時(shí),其百分比幅度和飽和度可分別計(jì)算如下:飽和度%幅度%=(2―9)(2―10)

式中,Emax和Emin分別對(duì)應(yīng)彩條R、G、B的最大值和最小值;EW為白條所對(duì)應(yīng)的R、G、B的幅度。表2―275%幅度、100%飽和度標(biāo)準(zhǔn)彩條三基色、亮度、色差電平值2.3色度信號(hào)與色同步信號(hào)2.3.1色度信號(hào)的形成在NTSC制中,它是將正交調(diào)幅與平衡調(diào)幅結(jié)合起來(lái),將兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)正交的兩個(gè)副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅,由此得到已調(diào)信號(hào),稱(chēng)其為色度信號(hào)。1.平衡調(diào)幅所謂平衡調(diào)幅,是指抑制載波的一種調(diào)製方式。它與普通調(diào)幅不同之處在於,平衡調(diào)幅不輸出載波,現(xiàn)舉例加以說(shuō)明。設(shè):調(diào)製信號(hào)為uΩ=UΩcosΩt,載波信號(hào)為us=Uscosωst,則調(diào)幅後形成的一般調(diào)幅波為(2―11)

式(2―11)說(shuō)明,普通調(diào)幅波的頻譜是由載頻ωs和兩個(gè)邊頻(ωs+Ω)、(ωs-Ω)三個(gè)分量組成的,如圖2―4(a)所示,其波形如圖2―5(c)所示。

圖2―4調(diào)幅波頻譜

(a)普通調(diào)幅;(b)平衡調(diào)幅

圖2―5調(diào)幅波波形

(a)調(diào)製信號(hào);(b)載波;(c)AM波;(d)平衡調(diào)幅波

平衡調(diào)幅抑制了載波分量,使得調(diào)幅波中沒(méi)有Uscosωst一項(xiàng),因而其運(yùn)算式變?yōu)?2―12)

由式(2―12)及圖2―5(d)可以看出,平衡調(diào)幅波的特點(diǎn)是:(1)平衡調(diào)幅波的幅度與調(diào)製信號(hào)幅度的絕對(duì)值成正比。

(2)調(diào)幅信號(hào)為正值時(shí),平衡調(diào)幅波與載波同相;調(diào)製信號(hào)電壓為負(fù)值時(shí),平衡調(diào)幅波與載波反相。

2.正交調(diào)幅將兩個(gè)調(diào)製信號(hào)分別對(duì)頻率相等、相位相差90°的兩個(gè)正交載波進(jìn)行調(diào)幅,然後再將這兩個(gè)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行向量相加,從而得到的調(diào)幅信號(hào)稱(chēng)為正交調(diào)幅信號(hào),這一調(diào)製方式稱(chēng)正交調(diào)幅。3.色度信號(hào)的形成在將兩個(gè)色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅之前,先對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆葔嚎s,這是不失真?zhèn)鬏斔枰?見(jiàn)本章2.4節(jié))。壓縮後的色差信號(hào)分別用U和V表示,它們與壓縮前的色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)的關(guān)係是

U=0.493(B-Y)(2―13)V=0.877(R-Y)(2―14)

式中,0.493和0.877稱(chēng)為色差信號(hào)的壓縮係數(shù)。壓縮後的色差信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)正交副載波sinωSCt和cosωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅,從而得到兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào)

FU=UsinωSCt(2―15)FV=VcosωSCt(2―16)

這兩個(gè)平衡調(diào)幅信號(hào)頻率相等,相差90°,保持著正交關(guān)係,將二者相加便得到正交平衡調(diào)幅的色度信號(hào)

F=UsinωSCt+VcosωSCt(2―17)F常被稱(chēng)為已調(diào)色差信號(hào)或色度信號(hào)。F亦可用向量表示,稱(chēng)彩色向量,如圖2―6所示。由圖2―6可見(jiàn),色度信號(hào)的振幅和相角分別為(2―18)(2―19)

圖2―6彩色向量圖圖2―7正交平衡調(diào)幅色度信號(hào)形成方框圖2.3.2同步檢波原理同步檢波可解調(diào)出色差信號(hào),還可由數(shù)學(xué)分析加以證明。對(duì)於U同步檢波,色度信號(hào)F與sinωSCt相乘:(2―20)

圖2―8同步檢波原理(a)方框圖;(b)開(kāi)關(guān)控制示意圖

圖2―8同步檢波原理(a)方框圖;(b)開(kāi)關(guān)控制示意圖2.3.3色同步信號(hào)色同步信號(hào)的幅度與同步脈衝幅度相等,若以h表示同步脈衝幅度,Fb表示色同步信號(hào),則色同步信號(hào)與彩色電視信號(hào)一起傳送到接收端,彩色電視機(jī)將其從彩色全電視信號(hào)中分離出來(lái),由此去控制接收機(jī)的副載波發(fā)生器,使之產(chǎn)生與發(fā)送端副載波同頻、同相的恢復(fù)副載波。(2―21)圖2―9同步檢波器波形分析

圖2―10色同步信號(hào)2.3.4彩條對(duì)應(yīng)的信號(hào)波形及向量圖根據(jù)表2―1所列彩條信號(hào)參數(shù),利用公式可分別求得白、黃、青、綠、品、紅、藍(lán)、黑所對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)、色差信號(hào)、色度信號(hào),及亮度與色度的合成信號(hào)數(shù)據(jù)如表2―3所示。據(jù)此繪出的各信號(hào)波形如圖2―11所示。表2―3未壓縮彩條信號(hào)有關(guān)數(shù)據(jù)

圖2―11100%幅度彩條波形圖

(a)Y+Fb+s信號(hào);(b)色度信號(hào)F;(c)Y+F+Fb+s信號(hào)

圖2―11100%幅度彩條波形圖

(a)Y+Fb+s信號(hào);(b)色度信號(hào)F;(c)Y+F+Fb+s信號(hào)

設(shè)(B-Y)和(R-Y)壓縮係數(shù)分別為x1和x2,則壓縮後黃、青視頻信號(hào)幅度應(yīng)滿(mǎn)足下式關(guān)係:將黃彩條數(shù)據(jù)代入式(2―22)得:將青彩條數(shù)據(jù)代入式(2―22)得由式(2―23)和式(2―24)聯(lián)立求解,可得:x1=0.493x2=0.877

表2―4壓縮後的彩條數(shù)據(jù)圖2―12壓縮後的彩條信號(hào)波形圖2―13彩條色度信號(hào)向量圖

2.4NTSC制色差信號(hào)及編、解碼過(guò)程

2.4.1I、Q色差信號(hào)對(duì)視覺(jué)特性研究表明,人眼對(duì)紅、黃之間顏色的分辨力最強(qiáng);而對(duì)藍(lán)、品之間顏色的分辨力最弱。通過(guò)幾何關(guān)係不難推得它們之間有如下關(guān)係:Q=Ucos33°+Vsin33°I=U(-sin33°)+Vcos33°(2―25)

利用亮度方程及式(2―13)和式(2―14),結(jié)合式(2―25)關(guān)係可求出Q、I與三基色R、G、B的關(guān)係為:Y=0.30R+0.59G+0.11B(2―26)Q=0.21R-0.52G+0.31B(2―27)I=0.60R-0.28G-0.32B(2―28)2.4.2NTSC制編、解碼方框圖

NTSC制編、解碼方框圖分別如圖2―15和圖2―16所示。編碼器中,矩陣電路按式(2―26)~式(2―28)對(duì)R、G、B信號(hào)進(jìn)行線性組合,從而產(chǎn)生I、Q和Y信號(hào)。載波形成電路分別輸出相位為33°、123°、180°的三個(gè)副載波,供Q調(diào)製器、I調(diào)製器和色同步平衡調(diào)製器之用。2.4.3NTSC制的主要參數(shù)及性能

1.主要參數(shù)對(duì)於NTSC―M(美國(guó)制式),場(chǎng)頻fV=59.94Hz(60Hz);行頻fH=525×fV/2=15.734kHz;每幀525行;圖像信號(hào)標(biāo)稱(chēng)帶寬為4.2MHz;伴音與圖像載頻之差為4.5MHz;彩色副載波頻率fSC=3.57954506MHz。彩色全電視信號(hào)頻譜如圖2―17所示。圖2―17NTSC制彩色全電視信號(hào)頻譜2.主要性能

(1)現(xiàn)有的三種相容制彩色電視制式中,NTSC制色度信號(hào)組成方式最為簡(jiǎn)單,因而解碼電路也最為簡(jiǎn)單,易於集成化,特別是,在許多場(chǎng)合需要對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行各種處理,因而NTSC制在實(shí)現(xiàn)各種處理也就簡(jiǎn)單。

(2)NTSC制中採(cǎi)用1/2行間置,使亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜以最大間距錯(cuò)開(kāi),亮度串色影響因之減小,故相容性好。(3)NTSC制色度信號(hào)每行都以同一方式傳送,與PAL制和SECAM制相比,不存在影響圖像品質(zhì)的行順序效應(yīng)。

(4)採(cǎi)用NTSC制一個(gè)最嚴(yán)重的問(wèn)題,就是存在著相位敏感性,即存在著色度信號(hào)的相位失真對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)的影響。

2.5PAL制及其編、解碼過(guò)程

NTSC制根據(jù)人眼的視覺(jué)特性,採(cǎi)取了一些措施,較好地解決了彩色電視與黑白電視的相容問(wèn)題。

PAL是PhaseAlternationLine(逐行倒相)的縮寫(xiě)。它是對(duì)色度信號(hào)採(cǎi)用正交平衡調(diào)幅的基礎(chǔ)上,使其中一個(gè)色度分量(FV分量)逐行倒相。2.5.1相位失真的概念及影響彩色電視機(jī)不可能完全正確地重現(xiàn)原景物的亮度、飽和度和色調(diào),因而存在著失真。彩色圖像的失真有亮度失真、飽和度失真和色調(diào)失真。2.5.2PAL色度信號(hào)

PAL制獲得色度信號(hào)的方法,也是先將三基色信號(hào)R、G、B變換為一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào),然後再用正交平衡調(diào)製的方法把色度信號(hào)安插到亮度信號(hào)的間隙之中,這些與NTSC制大體相同。PAL色度信號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算式為:F=FU±FV=UsinωSCt±VcosωSCt=Fmsin(ωSCt+φ)(2―29)圖2―18隔行掃描逐行倒相的正負(fù)號(hào)改變規(guī)律

(a)奇數(shù)幀;(b)偶數(shù)幀

圖2―19逐行倒相色度信號(hào)向量圖(a)任一色調(diào)的色度信號(hào);(b)彩條向量逐行倒相情況

圖2―20逐行倒相實(shí)現(xiàn)框圖

圖2―21逐行倒相波形關(guān)係(a)半行頻方波;(b)90°移相後的副載波(c)逐行倒相輸出副載波

圖2―22PAL色度信號(hào)頻譜(a)FU分量頻譜;(b)±FV分量頻譜;(c)色度信號(hào)F的頻譜

根據(jù)傅裏葉級(jí)數(shù)分析,由於φK(t)是對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的開(kāi)關(guān)函數(shù),可分解為一系列正弦函數(shù)之和,即式中,m為正整數(shù),且m只取奇數(shù);Ω1=2πfH/2為基波角頻率。由此可求得逐行倒相副載波的各頻率分量為

(2―30)(2―31)2.5.3PAL制克服相位敏感的原理

PAL制採(cǎi)用逐行倒相克服相位失真的原理,可用彩色向量圖予以說(shuō)明。

圖2―23PAL克服相位敏感原理(a)相位無(wú)失真情況;(b)相位失真情況2.5.4PAL制副載波的選擇在彩色廣播電視系統(tǒng)中,亮度信號(hào)和色度信號(hào)必須共同佔(zhàn)用與黑白電視信號(hào)相同的信號(hào)帶寬。

圖2―24PAL副載波選擇分解圖(a)PAL色度信號(hào)頻譜圖;(b)1/2行間置時(shí)的頻譜結(jié)構(gòu);(c)1/4行間置時(shí)的頻譜結(jié)構(gòu)

使亮度信號(hào)Y與兩個(gè)色度信號(hào)分量的頻譜相互錯(cuò)開(kāi),那麼nfH應(yīng)滿(mǎn)足下述關(guān)係:從而求出:

對(duì)於行頻為15625Hz,場(chǎng)頻為50Hz,標(biāo)稱(chēng)視頻帶寬為6MHz的系統(tǒng),根據(jù)選擇fSC儘量高的原則,可取式(2―32)中n=284,這樣可以求得副載波頻率為283.75fH。實(shí)際的PAL制彩電副載波為:

圖2―25PAL亮、色副譜線的相互關(guān)係(a)fSC=283.75fH時(shí)的譜線關(guān)係;(b)增加25Hz後的改善情況2.5.5PAL制色同步信號(hào)

PAL制彩色電視接收機(jī)在解調(diào)色度信號(hào)時(shí),需要對(duì)PAL行送-cosωSCt副載波,對(duì)NTSC行送+cosωSCt副載波。要做到這一點(diǎn),需要有一個(gè)識(shí)別PAL行與NTSC行的識(shí)別信號(hào),即需要在發(fā)送端提供一個(gè)附加信號(hào)。圖2―26PAL制色同步信號(hào)2.5.6PAL制編、解碼過(guò)程

1.PAL制編碼器及編碼過(guò)程所謂編碼,就是把三基色電信號(hào)R、G、B編制成彩色全電視信號(hào)FBAS的過(guò)程,編碼器就是用來(lái)編碼的電路。PAL制編碼器的方框圖如圖2―29所示。圖中給出了方框圖上各點(diǎn)的波形。圖2―27PAL制色同步信號(hào)形成方框圖圖2―28PAL色同步信號(hào)向量圖

具體編碼過(guò)程如下:(1)將經(jīng)過(guò)γ校正的R、G、B三基色電信號(hào)通過(guò)矩陣電路,變換成亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)。

(2)為了減小亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾,讓Y信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻率為副載波頻率fSC的陷波器並經(jīng)過(guò)放大後與行、場(chǎng)同步及消隱信號(hào)相混合。

(3)色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)經(jīng)幅度加權(quán)和頻帶壓縮後,得到已壓縮信號(hào)U和V。

(4)色度信號(hào)F、色同步信號(hào)Fb、亮度信號(hào)Y與消隱信號(hào)A、同步信號(hào)S經(jīng)混合電路後輸出彩色全電視信號(hào)FBAS。圖2―29PAL制編碼器方框圖2.5.6PAL制編、解碼過(guò)程

1.PAL制編碼器及編碼過(guò)程所謂編碼,就是把三基色電信號(hào)R、G、B編制成彩色全電視信號(hào)FBAS的過(guò)程,編碼器就是用來(lái)編碼的電路。具體編碼過(guò)程如下:(1)將經(jīng)過(guò)γ校正的R、G、B三基色電信號(hào)通過(guò)矩陣電路,變換成亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)。

(2)為了減小亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾,讓Y信號(hào)通過(guò)一個(gè)中心頻率為副載波頻率fSC的陷波器並經(jīng)過(guò)放大後與行、場(chǎng)同步及消隱信號(hào)相混合。

(3)色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)經(jīng)幅度加權(quán)和頻帶壓縮後,得到已壓縮信號(hào)U和V。

(4)色度信號(hào)F、色同步信號(hào)Fb、亮度信號(hào)Y與消隱信號(hào)A、同步信號(hào)S經(jīng)混合電路後輸出彩色全電視信號(hào)FBAS。圖2―30PALD解碼器及各點(diǎn)波形

圖2―31Y與F的分離原理、波形及頻譜

根據(jù)fSC=283.75fH+25Hz的關(guān)係,可以得到行週期TH與副載波週期TSC之間的關(guān)係為(2―33)

因此,τd可選擇為副載波半週期TSC/2的567倍或568倍。通常選擇τd為

即延時(shí)線輸出的副載波信號(hào)與輸入副載波信號(hào)相位相反。將fSC=4.43361875MHz代入式(2―34)求得

設(shè)輸入到梳狀濾波器的第n行色度信號(hào)為

F(n)=UsinωSCt+VcosωSCt=FU+FV(2―35)

則第n+1行色度信號(hào)必然為

Fn+1=UsinωSCt-VcosωSCt=FU-FV(2―36)

根據(jù)τd的選擇知,延時(shí)前與延時(shí)後的副載波相位相反,若以F′n-1、F′n分別表示經(jīng)延時(shí)後的相應(yīng)行的色度信號(hào),則

F′n-1=-Fn-1=-(UsinωSCt-VcosωSCt)=-FU+FV(2―37)F′n=-Fn=-(UsinωSCt+VcosωSCt)=-FU-FV(2―38)

由此可以求得,第n行輸入時(shí),相加電路輸出為

Fn+F′n-1=(FU+FV)+(-FU+FV)=2FV(2―39)

相減電路的輸出為

Fn-F′n-1=(FU+FV)-(-FU+FV)=2FU(2―40)同理,在第n+1行輸入時(shí),相加電路和相減電路分別輸出為:Fn+1+F′n=-2FV(2―41)Fn+1-F′n=2FU(2―42)

依次類(lèi)推。由式(2―39)~式(2―42)明顯地看出,梳狀濾波器有效地分離了兩個(gè)色度分量FU與±FV。圖2―32(b)和(a)分別說(shuō)明了梳狀濾波器的頻率特性及分離前後的波形及頻譜。

圖2―32梳狀濾波器方框圖及分離色度信號(hào)原理(a)梳狀濾波器方框圖及分離的波形、頻譜;(b)梳狀濾波器頻率特性(3)梳狀濾波器輸出的±FV信號(hào)經(jīng)V同步解調(diào)器,輸出V信號(hào);梳狀濾波器輸出的FU信號(hào)經(jīng)U同步解調(diào)器輸出U信號(hào)。解調(diào)器輸入、輸出波形如圖2―33所示。圖2―33同步解調(diào)器輸入、輸出波形(4)頻率相同但時(shí)域錯(cuò)開(kāi)的色度與色同步信號(hào),經(jīng)色同步選通電路,將色同步信號(hào)與色度信號(hào)分開(kāi)。

(5)亮度通道輸出的Y信號(hào)和色度通道輸出的U、V信號(hào)同時(shí)輸入基色矩陣電路,經(jīng)基色矩陣電路分解,輸出R、G、B三基色信號(hào)。其輸入、輸出波形如圖2―35所示。

(6)色同步信號(hào)與副載波壓控振盪器輸出的信號(hào)同時(shí)送鑒相電路,二者進(jìn)行相位比較後,輸出一個(gè)與之相差成正比的直流控制電壓,由它再去控制壓控振盪器,使其輸出副載波頻率和相位與發(fā)射端相同。圖2―34色同步與色度的分離原理及波形圖2―35基色矩陣電路的輸入、輸出波形2.5.7PAL制的主要性能特點(diǎn)根據(jù)以上分析,可以對(duì)PAL制的性能作如下小結(jié)。

(1)克服了NTSC制相位敏感的缺點(diǎn)。

(2)PAL制採(cǎi)用1/4行間置再加25Hz確定副載波,有效地實(shí)現(xiàn)了亮度信號(hào)與色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò),因而有較好的相容性。

(3)梳狀濾波器在分離色度信號(hào)的同時(shí),使亮度串色的幅度也下降了3dB,從而使彩色信雜比提高了3dB。

(4)由於NTSC制是1/2行間置,PAL制為1/4行間置。

(5)存在行順序效應(yīng),即“百葉窗”效應(yīng)。產(chǎn)生行順序效應(yīng)的內(nèi)因是色度信號(hào)逐行倒相,外因是傳輸誤差或解碼電路中的各種誤差。上述原因都會(huì)引起FU與±FV二分量互相串?dāng)_,又因串?dāng)_也是逐行倒相的,造成相鄰兩行間較大亮度差異。

2.6SECAM制及其編、解碼過(guò)程

2.6.1SECAM制的主要特點(diǎn)

(1)在NTSC和PAL制中,兩個(gè)色度信號(hào)是同時(shí)傳送的。

(2)SECAM制中,發(fā)送端對(duì)(R-Y)和(B-Y)兩個(gè)色差信號(hào)採(cǎi)用了行輪換調(diào)頻的方式。(3)為了傳送兩個(gè)色度分量,就必須採(cǎi)用兩個(gè)副載波頻率。

(4)SECAM制逐行輪換傳送色差信號(hào),使彩色垂直清晰度下降。對(duì)有垂直快速運(yùn)動(dòng)的畫(huà)面,其影響將有所反映。2.6.2SECAM制編、解碼器的方框圖

SECAM制編碼器如圖2―36所示。由圖可見(jiàn),經(jīng)γ校正的三基色信號(hào)R、G、B送入矩陣電路進(jìn)行線性組合和幅度加權(quán),形成亮度信號(hào)Y和兩個(gè)加權(quán)色差信號(hào)DR和DB。其中,DR=-1.9(R-Y)、DB=1.5(B-Y)。DR式中的負(fù)號(hào),表示在對(duì)副載波調(diào)頻時(shí),正的(R-Y)將引起負(fù)的頻偏。圖2―36SECAM制編碼器方框圖圖2―37SECAM制解碼電路方框圖第3章廣播電視系統(tǒng)3.1廣播電視系統(tǒng)概述3.2電視信號(hào)的產(chǎn)生3.3電視信號(hào)的處理3.4電視信號(hào)的形成3.5電視信號(hào)的發(fā)射3.6電視信號(hào)的無(wú)線傳輸及擴(kuò)大電視

覆蓋範(fàn)圍的方法3.7電視信號(hào)的接收3.1廣播電視系統(tǒng)概述

廣播電視系統(tǒng)是一種用於廣播的非專(zhuān)用電視系統(tǒng)。由於它一般採(cǎi)用無(wú)線電方式進(jìn)行信號(hào)傳輸,因此,廣播電視系統(tǒng)也可稱(chēng)為無(wú)線電視系統(tǒng)或開(kāi)路電視系統(tǒng)。目前,廣播電視系統(tǒng)主要是廣播這一單一業(yè)務(wù)。圖3―1廣播電視系統(tǒng)的組成方框圖3.2電視信號(hào)的產(chǎn)生3.2.1彩色電視攝像機(jī)攝像機(jī)是電視系統(tǒng)的最重要的信號(hào)源,其性能的優(yōu)劣往往對(duì)整個(gè)電視系統(tǒng)的品質(zhì)有著舉足輕重的作用。因此,對(duì)攝像機(jī)的要求很高。對(duì)攝像機(jī)的性能要求主要有:

·解析度要高。好的水準(zhǔn)解析度可達(dá)750線,差的也不能小於300線。

·彩色逼真,輪廓清晰,灰度分明。

·失真與干擾要小。

·靈敏度要高。較好的攝像機(jī)的靈敏度約在40lx左右。

·鏡頭口徑及變焦比要高。一般採(cǎi)用10~15倍的變焦鏡頭即可。

·使用特性要好。這要求調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單,使用靈活方便及小型輕便等。1.彩色電視攝像機(jī)的基本組成目前,實(shí)用化的彩色攝像機(jī)主要是三管彩色攝像機(jī)和單管彩色攝像機(jī)兩種。各種攝像機(jī)的構(gòu)造類(lèi)似,一般由以下幾部分組成:(1)攝像機(jī)頭。包括鏡頭、分光系統(tǒng)、攝像管、預(yù)放器、掃描電路、尋像器、攝像管電源及附屬設(shè)備等。

(2)視頻信號(hào)處理部分。主要包括視頻放大、增益調(diào)整、白電平調(diào)整、黑電平調(diào)整、電纜校正、黑斑校正、輪廓校正、彩色校正、γ校正、雜散光補(bǔ)償、矩陣電路及消隱電路等。

(3)編碼器、同步機(jī)和彩條信號(hào)發(fā)生器。?圖3―2示出了三管式彩色攝像機(jī)的基本組成。2.攝像管攝像管是攝像機(jī)中的光—電轉(zhuǎn)換器件,也是攝像機(jī)的關(guān)鍵器件之一。攝像管的品質(zhì)、體積和種類(lèi)決定著攝像機(jī)的品質(zhì)、體積和調(diào)節(jié)方式。

(1)光電導(dǎo)攝像管。

(2)CCD攝像管。

·壽命長(zhǎng)?！こ杀镜?。

·機(jī)械性能好,耐震、耐撞,不怕強(qiáng)光照射。

·重合精度高。攝像管與鏡頭固定牢固,匹配精確。

·暫留特性好,適於拍攝運(yùn)動(dòng)圖像。?¤CCD攝像管的缺點(diǎn)主要是存在垂直拖尾現(xiàn)象,但採(cǎi)用幀行間轉(zhuǎn)移(適合)型CCD可以基本克服這種現(xiàn)象。①CCD的構(gòu)成。②CCD的工作原理。③CCD的隔行掃描。④CCD攝像機(jī)。3.光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)也是彩色攝像機(jī)的重要組成部分,它不僅對(duì)攝像機(jī)的光譜回應(yīng)特性有影響,而且也影響所攝取的景物及其彩色。?$圖3―3CCD的一個(gè)電極結(jié)構(gòu)圖圖3―4一個(gè)面陣CCD的結(jié)構(gòu)圖3―5CCD電荷轉(zhuǎn)移原理圖圖3―6四相CCD的隔行掃描3.光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)也是彩色攝像機(jī)的重要組成部分,它不僅對(duì)攝像機(jī)的光譜回應(yīng)特性有影響,而且也影響所攝取的景物及其彩色。彩色攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)主要由變焦距鏡頭、分色鏡、中性濾光片和色溫濾光片組成(圖3―2)。?3.2.2飛點(diǎn)影片掃描器在電視電影攝像機(jī)中,常常用到的一種設(shè)備叫飛點(diǎn)影片掃描器,簡(jiǎn)稱(chēng)飛點(diǎn)掃描器FSS(飛揚(yáng)的SpotScanner)。其組成和工作原理如圖3―7所示。圖3―7飛點(diǎn)掃描器3.2.3錄放像機(jī)視頻磁帶記錄就是把視頻電視信號(hào)(電信號(hào))以剩磁的形式記錄在磁帶上。存儲(chǔ)記錄方式可以是模擬式,也可以是數(shù)字式。數(shù)字式有許多優(yōu)點(diǎn),如失真、雜波小和複錄對(duì)圖像品質(zhì)的影響小,可採(cǎi)用多磁頭並行錄放技術(shù)來(lái)解決最短記錄波長(zhǎng)及磁帶—磁帶相對(duì)速度的最高值受限問(wèn)題等。目前,磁帶錄影機(jī)的種類(lèi)十分繁多,但可歸為三大類(lèi),即:(1)U型機(jī)或稱(chēng)Umatic。它採(cǎi)用3/4英寸磁帶,在電視廣播中用得較多。

(2)β型機(jī)或稱(chēng)β―max。它採(cǎi)用1/2英寸磁帶。

(3)VHS。它也採(cǎi)用1/2英寸磁帶。

3.3電視信號(hào)的處理

3.3.1校正處理

1.反雜波校正由攝像管輸出的信號(hào)非常微弱,需要在攝像機(jī)機(jī)頭內(nèi)緊靠攝像管處設(shè)置預(yù)放器,將微弱信號(hào)放大。通常在攝像機(jī)頭內(nèi)設(shè)置有雜波抑制電路或反雜波校正電路。

圖3―8視頻電視信號(hào)的處理2.電纜校正攝像機(jī)頭離控制臺(tái)(調(diào)像臺(tái))往往比較遠(yuǎn),從機(jī)頭到調(diào)像臺(tái)的傳輸電纜就比較長(zhǎng),其分佈參數(shù)會(huì)使圖像信號(hào)的高頻分量跌落,影響圖像清晰度。

3.黑斑校正由於多種原因,如攝像機(jī)鏡頭各區(qū)域亮度不均勻,投射在光電靶面的背景光不均勻及電子束在靶面邊緣不能垂直上靶等,會(huì)使重現(xiàn)圖像出現(xiàn)黑斑或色斑。4.輪廓校正(孔闌校正)5.直流恢復(fù)6.灰度校正(γ校正)7.彩色校正8.時(shí)基校正3.3.2切換及特技處理

1.電子編輯電子編輯的方式通常有兩種,即插入和組合。

2.特技處理特技發(fā)生器的功能有:

·切換

·混合

·劃變

·軟鍵,主要是把黑白攝像機(jī)拍攝的圖案插入到節(jié)目圖像中去

·鍵控,分為內(nèi)鍵和外鍵兩種

·字幕疊加

·底色變換

·圖樣調(diào)製

·邊框與邊線

·定位。此外,數(shù)字視頻特技的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。下麵介紹幾種基本的特技處理方法。

(1)切換。①快切換。②慢切換。圖3―9快切換原理圖圖3―10錄影機(jī)自動(dòng)播控系統(tǒng)圖3―11慢切換的幾種方法圖3―12劃變?cè)韴D圖3―13字幕疊加原理圖(2)劃變。

(3)鍵控。

(4)字幕疊加。

(5)數(shù)字特技。①圖像的放大與縮小。②油畫(huà)效果。③瓷磚效果。④畫(huà)面凍結(jié)。⑤裂像效果。⑥鏡像效果。⑦倒影。⑧多畫(huà)面與畫(huà)中畫(huà)(PIP)。⑨三維特技效果。

3.4電視信號(hào)的形成

3.4.1視頻全電視信號(hào)的形成電視臺(tái)在進(jìn)行節(jié)目聯(lián)播或作實(shí)況轉(zhuǎn)播時(shí),由於本臺(tái)的同步與外來(lái)的同步不一致,將會(huì)造成圖像翻滾,甚至丟失圖像。解決這一問(wèn)題有以下三種方法。

(1)幀同步器法。

(2)臺(tái)從鎖相。

(3)臺(tái)主鎖相。圖3―14幀同步器工作原理

圖3―15臺(tái)從鎖相3.4.2射頻電視信號(hào)的形成

1.地面廣播電視系統(tǒng)射頻電視信號(hào)的形成

(1)使用頻段。

(2)調(diào)製方式。①圖像信號(hào)的殘留邊帶調(diào)幅。②伴音信號(hào)的調(diào)頻。

B=2(Δfm+Fmax)=2(50+15)=130kHz(3―1)(3)射頻全電視信號(hào)的頻譜及頻道劃分。圖3―16殘留邊帶調(diào)幅的幅頻特性圖3―17接收機(jī)中放幅頻特性圖3―18負(fù)極性射頻圖像信號(hào)圖3―19已調(diào)伴音信號(hào)的頻譜圖3―20射頻全電視信號(hào)的頻譜2.衛(wèi)星廣播電視射頻電視信號(hào)的形成

(1)頻段劃分。

·微波頻段頻率高,波長(zhǎng)短,可使星上和地面的天線尺寸大大減小,增益提高,方向性增強(qiáng),從而減小衛(wèi)星的體積和重量,降低對(duì)發(fā)射功率的要求,且可防止對(duì)鄰近區(qū)域的干擾

·微波頻段不易受大氣擾動(dòng)雜訊的影響

·微波能穿過(guò)電離層

·無(wú)線電業(yè)務(wù)已佔(zhàn)用較低頻率,而微波頻段相對(duì)比較“空閒”。表3―1我國(guó)電視頻道的劃分表表3―2衛(wèi)星廣播下行頻段表3―3我國(guó)C波段頻道劃分(2)調(diào)製方式。①FM―FM方式。②PCM―FDM―FM方式。③MAC方式。(3)衛(wèi)星電視信號(hào)的能量擴(kuò)散。表3―4幾種MAC制的性能指標(biāo)

3.5電視信號(hào)的發(fā)射

3.5.1電視發(fā)射機(jī)

1.電視發(fā)射機(jī)的種類(lèi)電視發(fā)射機(jī)的種類(lèi)主要根據(jù)電視圖像發(fā)射機(jī)的分類(lèi)方法不同而有各種命名。就圖像發(fā)射機(jī)而言,可以有多種分類(lèi)。2.電視發(fā)射機(jī)的組成及工作原理電視發(fā)射機(jī)由圖像發(fā)射機(jī)和伴音發(fā)射機(jī)組成。目前,常用的中頻調(diào)製電視發(fā)射機(jī)有兩種形式,即雙通道電視發(fā)射機(jī)和單通道電視發(fā)射機(jī),如圖3―21所示。

圖3―21電視發(fā)射機(jī)的組成框圖(a)雙通道電視發(fā)射機(jī)(b)單通道電視發(fā)射機(jī)3.電視發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo)根據(jù)我國(guó)的電視標(biāo)準(zhǔn),電視發(fā)射機(jī)有以下主要指標(biāo):

·標(biāo)稱(chēng)射頻頻道寬度:8MHz

·伴音載頻與圖像載頻的頻距:±6.5MHz

·頻道下限與圖像載頻的頻距:-1.25MHz

·圖像信號(hào)主邊帶標(biāo)稱(chēng)帶寬:6MHz

·圖像信號(hào)VSB標(biāo)稱(chēng)帶寬:0.75MHz。

·圖像信號(hào)調(diào)製方式及調(diào)製極性:振幅調(diào)製負(fù)極性

·伴音調(diào)製方式:調(diào)頻,Δfm=50kHz,預(yù)加重時(shí)常數(shù)為50μs。

·圖像發(fā)射機(jī)與伴音發(fā)射機(jī)的功率比:10∶1～15∶1,這是為圖像發(fā)射機(jī)與伴音發(fā)射機(jī)有相同的覆蓋範(fàn)圍設(shè)置的3.5.2電視發(fā)射天線電視發(fā)射天線,根據(jù)頻段的不同,主要分為VHF天線和UHF天線兩大類(lèi)。在實(shí)際中,常常使用多層蝙蝠翼天線。多層蝙蝠翼天線在水平面內(nèi)的方向圖與單層的基本相同,近似為一個(gè)圓。在垂直方向上,方向圖與層數(shù)有關(guān)層數(shù)越多,垂直方向性越尖銳,增益提高,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)增加。多層蝙蝠翼天線的增益通常由下式確定:(3―2)圖3―22蝙蝠翼天線結(jié)構(gòu)

3.6電視信號(hào)的無(wú)線傳輸及擴(kuò)大電視

覆蓋範(fàn)圍的方法

3.6.1電視信號(hào)的無(wú)線傳輸

1.電視信號(hào)的傳播特性

(1)視距傳播。視距(最大直視距離)與發(fā)射天線和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(3―3)

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)多徑傳播。

(3)繞射傳播。(3―4)2.電視信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的估算接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可用下式來(lái)估算:(3―5)表3―5圖像品質(zhì)與接收?qǐng)鰪?qiáng)關(guān)係表3.6.2擴(kuò)大電視覆蓋範(fàn)圍的方法

1.微波中繼微波中繼又稱(chēng)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,利用微波,把電視信號(hào)一站一站地傳送。

微波中繼有以下優(yōu)點(diǎn):

·直射性好。微波的波長(zhǎng)非常短,在cm或mm數(shù)量級(jí),因此,其直射性能很好。

·傳輸信號(hào)品質(zhì)高。微波線路傳送的電視信號(hào)的品質(zhì)比用短波或超短波傳送的品質(zhì)要高。這是由於微波的直射性好,性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng),且微波中繼線路通常為專(zhuān)用線路。

·可雙向傳輸。雙向傳輸可以實(shí)現(xiàn)中央臺(tái)和地方臺(tái)的各種電視節(jié)目的雙向交流,而不互相影響。圖3―23微波接力通道的構(gòu)成圖3―24微波接力站結(jié)構(gòu)

(a)端站(b)中繼站2.電視差轉(zhuǎn)電視差轉(zhuǎn)是電視差頻轉(zhuǎn)播的簡(jiǎn)稱(chēng),它也是一種電視中繼或轉(zhuǎn)播措施。電視差轉(zhuǎn)的主要功能是將接收到的主臺(tái)(或稱(chēng)骨幹臺(tái))某頻道的電視節(jié)目,經(jīng)過(guò)差轉(zhuǎn)機(jī)的頻率變換、放大後,再用另一頻道發(fā)射出去,從而擴(kuò)大主臺(tái)的覆蓋範(fàn)圍或服務(wù)面積。

(1)一次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)。

(2)二次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)。

圖3―25一次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖

圖3―26二次變頻單通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖圖3―27二次變頻雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)框圖(3)二次變頻雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)。雙通道差轉(zhuǎn)機(jī)的特點(diǎn):

·圖像信號(hào)和伴音信號(hào)分開(kāi)處理,互調(diào)失真小

·分開(kāi)處理的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)與原來(lái)的電視信號(hào)相比,頻帶變窄,易於處理

·對(duì)功放的要求降低

·結(jié)構(gòu)複雜,造價(jià)高。3.衛(wèi)星電視廣播

·覆蓋面更大。

·轉(zhuǎn)播電視節(jié)目品質(zhì)高。

·費(fèi)用低。

·適應(yīng)性強(qiáng)。

·效率高。圖3―28衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)組成(1)衛(wèi)星地面站。

(2)衛(wèi)星星體。

(3)地面接收網(wǎng)。圖3―29主發(fā)控站簡(jiǎn)化框圖圖3―30直接變換式轉(zhuǎn)發(fā)器框圖

3.7電視信號(hào)的接收

3.7.1地面廣播電視信號(hào)的接收地面廣播電視信號(hào)的接收非常簡(jiǎn)單,用普通的家用廣播電視接收機(jī)即可實(shí)現(xiàn)。普通的廣播電視接收機(jī)通常都具備相容性,可以接收彩色或黑白的電視節(jié)目。3.7.2衛(wèi)星廣播電視信號(hào)的接收衛(wèi)星廣播電視信號(hào)的接收需要專(zhuān)門(mén)的衛(wèi)星電視接收機(jī),並配上普通電視接收機(jī)或監(jiān)視器才能完成。衛(wèi)星電視廣播的地面接收部分,不論採(cǎi)用何種接收形式,所用的衛(wèi)星電視接收機(jī)的組成都一樣,包括接收天線、室外單元和室內(nèi)單元三部分。圖3―31衛(wèi)星電視接收機(jī)的組成方式

(a)一次變頻型(b)二次變頻型圖3―31衛(wèi)星電視接收機(jī)的組成方式

(a)一次變頻型(b)二次變頻型第4章電視接收系統(tǒng)電路分析4.1黑白與彩色電視機(jī)的基本組成4.2公共通道電路分析4.3視頻通道電路分析4.4掃描系統(tǒng)電路分析4.5開(kāi)關(guān)電源電路分析4.6遙控電路分析

4.1黑白與彩色電視機(jī)的基本組成

4.1.1黑白電視接收機(jī)的組成黑白電視機(jī)的原理方框圖如圖4―1所示。主要由公共通道、視頻通道、伴音通道、掃描電路系統(tǒng)和電源電路幾部分組成。圖4―1黑白電視接收機(jī)的原理方框圖4.1.2彩色電視接收機(jī)的組成

PAL―D彩色電視接收機(jī)方框圖如圖4―2所示。彩色電視機(jī)要完成的任務(wù)是把接收到的彩色高頻電視信號(hào)還原成三基色信號(hào),從而通過(guò)彩色顯像管重現(xiàn)彩色圖像。

圖4―2彩色電視機(jī)方框圖4.1.3彩色與黑白電視機(jī)共有電路及不同要求

1.高頻調(diào)諧器部分

(1)頻率特性較黑白機(jī)更平坦。

(2)本機(jī)振盪的頻率穩(wěn)定度要求較高。

(3)駐波比相對(duì)要小。

2.中放和視頻檢波部分

(1)AGC的控制範(fàn)圍要大。

(2)一般採(cǎi)用同步檢波。圖4―3高頻調(diào)諧器的頻率特性3.亮度通道部分

(1)加有ARC電路和輪廓校正電路。

(2)加有亮度信號(hào)延時(shí)網(wǎng)路。

(3)具有直流恢復(fù)電路。4.掃描和高壓電路部分

(1)陽(yáng)極電壓較高。

(2)掃描電路輸出功率較大。

(3)一般加有自動(dòng)亮度限制(ABL)電路。4.2公共通道電路分析4.2.1電子調(diào)諧器與頻道預(yù)選器

1.電子調(diào)諧器

(1)組成。電子調(diào)諧器主要由輸入回路、高放、本振和混頻四部分電路組成。

(2)電子調(diào)諧原理。調(diào)諧即改變回路的諧振頻率,從原理上講,改變回路電感或電容都能達(dá)到改變諧振頻率的目的。圖4―4電子調(diào)諧器組成框圖圖4―5變?nèi)莨?CB14電容變化曲線

圖4―6電子調(diào)諧原理及等效電路3)頻率覆蓋和頻段劃分。採(cǎi)用可變電容進(jìn)行調(diào)諧,諧振頻率從最高頻率fmax變化到最低值fmin時(shí),其比值fmax/fmin稱(chēng)為調(diào)諧回路的頻率覆蓋係數(shù),用Kf標(biāo)記,則(4―1)

對(duì)於VHF頻段,按我國(guó)頻率分配標(biāo)準(zhǔn),fmax=219MHz(對(duì)應(yīng)12頻道中心頻率),fmin=52.5MHz(對(duì)應(yīng)1頻道的中心頻率)。所以,所需的調(diào)諧回路頻率覆蓋係數(shù)Kf為(4―2)相應(yīng)地,要求變?nèi)荻O體的變?nèi)荼葹?4―3)2.頻道預(yù)選器頻道預(yù)選器的種類(lèi)和電路形形色色,有機(jī)械式、電子式,有按鍵開(kāi)關(guān)、觸摸開(kāi)關(guān),有紅外或語(yǔ)音遙控式等等。圖4―7電調(diào)諧頻段轉(zhuǎn)換原理電路

圖4―8電位器記憶預(yù)選器原理電路4.2.2中頻放大與同步檢波系統(tǒng)無(wú)論四片或兩片積體電路電視機(jī),中頻放大與同步檢波系統(tǒng)都具有圖4―10的組成框圖。其中,前置中放一般為分立元件放大器,是為補(bǔ)償聲表面波濾波器(SAWF)的插入衰減而設(shè)置的。圖4―10中頻放大與同步檢波系統(tǒng)組成的方框圖1.中頻放大器及其相關(guān)電路

(1)頻率特性。

圖4―11中放頻率特性(2)增益。

(3)AGC電路。

(4)自動(dòng)頻率微調(diào)(AFT)電路。圖4―12AGC電路組成方框圖圖4―13AGC的理想控制特性圖4―14AFT原理方框圖

現(xiàn)設(shè)視頻檢波系統(tǒng)限幅放大器輸出電壓為u1,經(jīng)移相後的電壓為u2,則乘法器輸出電壓uo為

uo=-Ku1·u2(4―4)

若以U1m和U2m分別表示u1和u2的振幅,則

u1=U1msinωt(4―5)u2=U2msin(ωt+φ)(4―6)

將式(4―5)、式(4―6)代入式(4―4),得(4―7)

式(4―7)中第一項(xiàng)為直流分量,第二項(xiàng)為諧波分量,經(jīng)低通濾波器濾除第二項(xiàng),乘法器輸出為(4―8)

圖4―15AFT電路波形分佈(a)fPI=38MHz;(b)fPI＜38MHz;(c)鑒頻特性(5)聲表面波濾波器(SAWF)。在積體電路電視機(jī)中,中放幅頻特性一般由SAWF形成。圖4―16SAWF原理結(jié)構(gòu)圖

(a)結(jié)構(gòu);(b)符號(hào)2.視頻信號(hào)同步檢波由中頻電視信號(hào)中檢出視頻信號(hào)一般用同步檢波電路。視頻同步檢波器由限幅放大、雙差分模擬乘法器和低通濾波器組成,其原理方框圖如圖4―18所示。設(shè)圖像中頻調(diào)幅波(PIF)為

u2(t)=U2(1+mcosΩt)cosωPIt(4―9)

式中,U2、ωPI分別為圖像中頻載波振幅和角頻率,m為調(diào)幅係數(shù)。u2(t)經(jīng)限幅放大後變?yōu)榈确╱1(t),u1(t)=U1cos(ωPIt-θ)(4―10)

式中,θ為滯後相角。將u1(t)和u2(t)送乘法器,相乘後的輸出以u(píng)′P(t)表示,則

u′P(t)=Ku1(t)·u2(t)=KU1U2(1+mcosΩt)cosωPItcos(ωPIt-θ)=?KU1U2(1+mcosΩt)［cos(2ωPIt-θ)+cosθ］(4―11)

式中,K為模擬乘法器的傳輸係數(shù)?？梢?jiàn)相乘輸出中無(wú)PIF載波成分,再由低通濾波器濾除其中的二次諧波分量後,得到的同步檢波輸出為

uP(t)=?KU1U2(1+mcosΩt)cosθ(4―12)

實(shí)用中只要調(diào)節(jié)限幅器外接回路,可調(diào)節(jié)到使θ=0,從而得最大輸出

upm(t)=?KU1U2(1+mcosΩt)(4―13)3.中頻通道積體電路

(1)性能特點(diǎn)。由圖4―19和圖4―20可見(jiàn),除去TA7680AP中所包含的一些有關(guān)伴音部分電路之外,二者內(nèi)部電路原理基本相同,因而具有相同的性能特點(diǎn):①具有三級(jí)直接耦合的中頻放大器,中放增益高,頻帶寬。②中放增益可控,中放AGC範(fàn)圍大於60dB。③視頻檢波採(cǎi)用雙差分模擬乘法器,檢波線性好,靈敏度高,伴音載頻和色副載波的差拍2.07MHz造成的干擾小。④預(yù)視放中設(shè)置有黑、白雜訊抑制電路,反應(yīng)速度快,抗脈衝干擾能力強(qiáng)。⑤IFAGC採(cǎi)用峰值檢波電路,線路簡(jiǎn)單,且不需外部調(diào)整。⑥AFT採(cǎi)用雙差分乘法器,性能穩(wěn)定,控制靈敏度高。⑦負(fù)向RFAGC輸出,適用於高放級(jí)為雙柵場(chǎng)效應(yīng)管的電子調(diào)諧器。⑧視頻放大級(jí)設(shè)有磁帶錄影(VTR)開(kāi)關(guān),用錄相機(jī)放像時(shí)只要將相應(yīng)引腳接地即可。⑨預(yù)視放級(jí)輸出的是正極性(同步頭朝下)的全電視信號(hào)。10、伴音第二中放採(cǎi)用三級(jí)直接耦合差分放大器,具有良好的限幅特性。

11、採(cǎi)用正交鑒頻電路,外接元件少。

12、音量調(diào)節(jié)採(cǎi)用電子音量控制方式,控制範(fàn)圍寬,無(wú)電位器接觸雜訊和引線感應(yīng)雜訊。

13、音頻放大級(jí)設(shè)有負(fù)回饋輸入端,可從外接末級(jí)功放引入負(fù)回饋以減小非線性失真。圖4―19TA7607AP原理方框圖圖4―20TA7680AP原理方框圖(2)TA7680AP的應(yīng)用電路。

圖4―21TA7680AP應(yīng)用電路

4.3視頻通道電路分析

4.3.1亮度通道的組成及電路分析亮度通道組成方框圖如圖4―22所示。主要由4.43MHz陷波器、輪廓校正、黑色電平箝位、亮度延時(shí)和視頻放大等電路組成,它應(yīng)完成亮度信號(hào)的分離、放大和加工處理等任務(wù)。

圖4―22亮度通道組成方框圖1.4.43MHz陷波器及ARC電路由預(yù)視放輸出的彩色全電視信號(hào)FBAS包含著亮度信號(hào)和色度信號(hào),在0～6MHz範(fàn)圍內(nèi)二者的頻譜互相交錯(cuò),色度信號(hào)佔(zhàn)有4.43MHz±1.3MHz的頻率範(fàn)圍。

2.輪廓校正電路由於4.43MHz陷波器在濾除色度信號(hào)的同時(shí)濾除了亮度信號(hào)的高頻成分,若以突變信號(hào)為例,則會(huì)產(chǎn)生邊沿變差,出現(xiàn)灰色過(guò)渡區(qū),如圖4―24(a)所示。圖4―234.43MHz陷波器及ARC電路2.輪廓校正電路由於4.43MHz陷波器在濾除色度信號(hào)的同時(shí)濾除了亮度信號(hào)的高頻成分,若以突變信號(hào)為例,則會(huì)產(chǎn)生邊沿變差,出現(xiàn)灰色過(guò)渡區(qū),如圖4―24(a)所示。

圖4―24輪廓校正電路及波形(a)損失高頻的電信號(hào);(b)輪廓校正電路;(c)波形形成過(guò)程3.箝位電路亮度信號(hào)是單極性的,含有直流成分,直流成分的大小等於信號(hào)的平均值。當(dāng)圖像平均亮度發(fā)生變化時(shí),亮度信號(hào)的平均直流分量也隨之變化。下麵結(jié)合兩種極端情況予以說(shuō)明。

圖4―25箝位過(guò)程的波形說(shuō)明(a)亮場(chǎng)圖像及波形;(b)暗場(chǎng)圖像及波形;(c)隔直流之後波形;(d)箝位恢復(fù)直流後波形

箝位電路的作用是使視頻圖像信號(hào)的電平在箝位脈衝作用期間達(dá)到某一預(yù)定值。箝位脈衝是從同步分離電路取出行同步脈衝,經(jīng)過(guò)延遲電路延遲至行消隱後肩處得到的。電晶體箝位電路如圖4―26所示。

圖4―26箝位電路

計(jì)算出B點(diǎn)在掃描正程期間電位為

UB=UY+UC3=UY+UE-UY0=UE+(UY-UY0)(4―14)4.自動(dòng)亮度限制(ABL)電路一種實(shí)用的亮控型ABL電路如圖4―28所示。其中,V1為視放管,V2、V3組成基色輸出電路(圖中僅畫(huà)一路),R1為取樣電阻,T為行輸出變壓器,VD3為高壓整流二極體。

圖4―28ABL實(shí)用電路

當(dāng)陽(yáng)流ia沿圖中虛線流動(dòng)時(shí),會(huì)在R1兩端產(chǎn)生下正、上負(fù)的電壓降,不難看出A點(diǎn)電壓UA為

UA=E1-iaR1(4―15)

當(dāng)ia小於規(guī)定值時(shí),設(shè)計(jì)使UA＞12V,二極體VD1導(dǎo)通,UA被箝位在近似12Ｖ,因V1的基極電位低於12V,所以VD2截止。視頻放大器處?kù)墩９ぷ鳡顟B(tài),ABL電路不起控制作用。當(dāng)ia大於規(guī)定值時(shí),R1上的壓降增大,導(dǎo)致UA小於12V,二極體VD1截止,VD2導(dǎo)通。當(dāng)某一原因使ia超過(guò)規(guī)定值時(shí),如下的控制過(guò)程將使ia降下來(lái)。某原因使(將ia降下來(lái))