視頻技術(shù)基礎(chǔ)-第四章ppt課件

1、第四章第四章電視廣播與視頻信號(hào)的傳輸電視廣播與視頻信號(hào)的傳輸4.2 地面電視廣播與傳輸?shù)孛骐娨晱V播與傳輸 模擬電視信號(hào)的傳輸模擬電視信號(hào)的傳輸 地面電視廣播是將電視圖像信號(hào)和伴音地面電視廣播是將電視圖像信號(hào)和伴音信號(hào)調(diào)制變換成射頻信號(hào)以后，由發(fā)射天線信號(hào)調(diào)制變換成射頻信號(hào)以后，由發(fā)射天線轉(zhuǎn)換為電磁波通過無線信道在近地空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換為電磁波通過無線信道在近地空間進(jìn)行廣播的一種傳輸方式。廣播的一種傳輸方式。 4.2.1 視頻圖像信號(hào)的調(diào)制視頻圖像信號(hào)的調(diào)制 視頻基帶信號(hào)的帶寬為06MHz，要對(duì)寬帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，必須采用更高頻率的載頻。 載波頻率范圍：48.5958MHz其中分為三個(gè)頻段15頻道：49

2、.7585.25MHz米波波段）612頻道：168.25216.25MHz1368頻道：470958MHz分米波波段） 圖像信號(hào)采用調(diào)幅方式，伴音信號(hào)采用調(diào)頻方式，調(diào)制后的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)統(tǒng)稱為射頻電視信號(hào)RF）。 06MHz184.25MHz190.75MHzDS8 隨著有線電視廣播的發(fā)展，又在VHF頻段安排了37個(gè)電視增補(bǔ)頻道Z1Z37。總計(jì)共有93個(gè)電視頻道。每個(gè)電視頻道占有8MHz頻率范圍，伴音載波頻率高于圖像載波頻率6.5MHz。 1. 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅 由于電視圖像信號(hào)的頻譜范圍為由于電視圖像信號(hào)的頻譜范圍為06MHz，如，如果采用普通雙邊帶調(diào)幅，調(diào)幅波頻譜寬度將達(dá)果采用

3、普通雙邊帶調(diào)幅，調(diào)幅波頻譜寬度將達(dá)12MHz，如下圖。信號(hào)頻帶越寬，發(fā)射與接收設(shè)備，如下圖。信號(hào)頻帶越寬，發(fā)射與接收設(shè)備越復(fù)雜，在有限的電視廣播頻段內(nèi)能安排的頻道越復(fù)雜，在有限的電視廣播頻段內(nèi)能安排的頻道數(shù)也越少。因而，需要對(duì)電視調(diào)制信號(hào)頻帶進(jìn)行壓數(shù)也越少。因而，需要對(duì)電視調(diào)制信號(hào)頻帶進(jìn)行壓縮。縮。 下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶fPfP-6fP+6f/MHz調(diào)幅波頻譜 采用單邊帶發(fā)送有以下弊端：采用單邊帶發(fā)送有以下弊端： 普通濾波器很難完全抑制掉雙邊帶頻普通濾波器很難完全抑制掉雙邊帶頻譜信號(hào)中的一個(gè)邊帶；譜信號(hào)中的一個(gè)邊帶； 如果完全抑制掉一個(gè)邊帶，會(huì)引起信如果完全抑制掉一個(gè)邊帶，會(huì)引起信號(hào)的相位

4、失真；號(hào)的相位失真； 不帶載波的單邊帶信號(hào)在包絡(luò)檢波時(shí)不帶載波的單邊帶信號(hào)在包絡(luò)檢波時(shí)解調(diào)失真大。解調(diào)失真大。殘留邊帶調(diào)幅方法是：殘留邊帶調(diào)幅方法是： 用電視圖像信號(hào)對(duì)圖像載波進(jìn)行普通調(diào)用電視圖像信號(hào)對(duì)圖像載波進(jìn)行普通調(diào)幅，然后用濾波器濾除雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的部幅，然后用濾波器濾除雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的部分下邊帶，得到保留有完整上邊帶和殘留下分下邊帶，得到保留有完整上邊帶和殘留下邊帶的殘留邊帶信號(hào)，即對(duì)邊帶的殘留邊帶信號(hào)，即對(duì)00.75MHz圖像圖像信號(hào)采用雙邊帶發(fā)送，對(duì)信號(hào)采用雙邊帶發(fā)送，對(duì)0.756MHz的圖像的圖像信號(hào)采用單邊帶發(fā)送，稱為殘留邊帶發(fā)送，信號(hào)采用單邊帶發(fā)送，稱為殘留邊帶發(fā)送，如下圖。

5、如下圖。上邊帶上邊帶濾去濾去0.751.256.50.258圖像載頻圖像載頻伴音載頻伴音載頻f/MHz殘留邊帶信號(hào)頻譜 在電視發(fā)射機(jī)中，圖像信號(hào)先對(duì)圖像載在電視發(fā)射機(jī)中，圖像信號(hào)先對(duì)圖像載波進(jìn)行調(diào)幅，并加入伴音調(diào)頻信號(hào)；然后，波進(jìn)行調(diào)幅，并加入伴音調(diào)頻信號(hào)；然后，通過殘留邊帶濾波器產(chǎn)生所需要的殘留邊帶通過殘留邊帶濾波器產(chǎn)生所需要的殘留邊帶信號(hào)。采用殘留邊帶調(diào)幅后，射頻電視信號(hào)信號(hào)。采用殘留邊帶調(diào)幅后，射頻電視信號(hào)的帶寬壓縮為的帶寬壓縮為8MHz。 2. 負(fù)極性調(diào)制負(fù)極性調(diào)制 用負(fù)極性的圖像信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，稱用負(fù)極性的圖像信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，稱為負(fù)極性調(diào)制，如下圖。為負(fù)極性調(diào)制，如下圖。調(diào)幅

6、調(diào)幅(a)(b)(c) 負(fù)極性調(diào)制（a a負(fù)極性圖像信號(hào)；負(fù)極性圖像信號(hào)；(b)(b)高頻載波；高頻載波；(c)(c)負(fù)極性調(diào)幅信號(hào)；負(fù)極性調(diào)幅信號(hào)； 負(fù)極性圖像信號(hào)是同步脈沖朝向上方的圖像信號(hào)，即圖像亮度增加時(shí)圖像信號(hào)的幅度減小；調(diào)制后的負(fù)極性調(diào)幅信號(hào)也保持這種反比關(guān)系，即圖像亮度增加時(shí)載波信號(hào)的幅度減少。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖像信號(hào)采用負(fù)極性調(diào)幅。負(fù)極性調(diào)幅有以下優(yōu)點(diǎn)： （1節(jié)省發(fā)射功率：一般場(chǎng)景圖像中亮的部分比暗的部分面積大，因而，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，負(fù)極性調(diào)幅信號(hào)的平均功率比較小。 （2干擾不易被察覺：在負(fù)極性調(diào)制中，脈沖干擾在電視屏幕上顯示為黑點(diǎn)，不易被

7、人眼察覺。 （3便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制：負(fù)極性調(diào)幅波的同步頂電平就是其峰值電平，可作為基準(zhǔn)電平用于調(diào)幅信號(hào)的自動(dòng)增益控制。伴音調(diào)頻伴音調(diào)頻 電視伴音采用調(diào)頻制。調(diào)頻信號(hào)可以用限幅的方法去掉疊加在調(diào)制信號(hào)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(duì)圖像的干擾。 我國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電視伴音采用調(diào)頻方式調(diào)制在頻率為6.5MHz的載頻上，稱為第二伴音中頻。伴音調(diào)頻信號(hào)的最大頻偏fmax=50KHz，若伴音信號(hào)最高頻率Fmax=15KHz，則伴音調(diào)頻信號(hào)的頻帶寬度BWFM=2(Fmax+fmax)=130KHz。4.2.2 電視廣播發(fā)射機(jī)電視廣播發(fā)射機(jī) 電視發(fā)射機(jī)分為雙通道電視發(fā)射機(jī)和單通道

8、電電視發(fā)射機(jī)分為雙通道電視發(fā)射機(jī)和單通道電視發(fā)射機(jī)，如下圖。雙通道電視發(fā)射機(jī)和單通道視發(fā)射機(jī)，如下圖。雙通道電視發(fā)射機(jī)和單通道電視發(fā)射機(jī)的工作原理基本相同，差別在于變頻和電視發(fā)射機(jī)的工作原理基本相同，差別在于變頻和功率放大輸出環(huán)節(jié)不同；大功率電視發(fā)射機(jī)一般采功率放大輸出環(huán)節(jié)不同；大功率電視發(fā)射機(jī)一般采用雙通道方式，用雙通道方式，1KW以下的中、小功率電視發(fā)射機(jī)以下的中、小功率電視發(fā)射機(jī)一般采用單通道工作方式。一般采用單通道工作方式。 電視發(fā)射機(jī)的功能是將全電視信號(hào)和伴音信號(hào)電視發(fā)射機(jī)的功能是將全電視信號(hào)和伴音信號(hào)調(diào)制變換成高頻信號(hào)，由電視發(fā)射天線發(fā)射高頻電調(diào)制變換成高頻信號(hào)，由電視發(fā)射天線發(fā)射

9、高頻電磁波。電視發(fā)射機(jī)由三部分電路組成，包括視頻處磁波。電視發(fā)射機(jī)由三部分電路組成，包括視頻處理、中頻調(diào)制、變頻及高頻功率放大電路。理、中頻調(diào)制、變頻及高頻功率放大電路。放大放大嵌位嵌位微分相微分相位校正位校正圖像中圖像中頻調(diào)幅頻調(diào)幅殘留邊殘留邊帶濾波帶濾波群延時(shí)群延時(shí)微分增微分增益校正益校正圖像圖像混頻混頻圖像圖像功放功放38MHz中頻中頻晶體振蕩器晶體振蕩器本機(jī)本機(jī)振蕩振蕩雙功器雙功器伴音伴音放大放大6.5MHz伴音調(diào)頻伴音調(diào)頻伴音中伴音中頻混頻頻混頻伴音伴音混頻混頻伴音伴音功放功放 31.5MHz(a) 雙通道電視發(fā)射機(jī)雙通道電視發(fā)射機(jī) 伴音伴音信號(hào)信號(hào)全電視全電視信號(hào)信號(hào)DS8本振本振

10、222.25MHz184.25MHzDS8伴音載頻伴音載頻190.75MHz38MHzDS8圖像載頻圖像載頻模擬電視廣播與接收：模擬電視廣播與接收：光光/電電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換編編碼碼調(diào)調(diào)制制變變頻頻VFVRFRF選臺(tái)選臺(tái)變頻變頻解解調(diào)調(diào)解解碼碼電電/光光轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換38MHz38MHzVFV（打包）（打包） （裝載）（裝載） （換車）（換車）（換車）（換車）（下載）（下載）（拆包）（拆包）放大放大嵌位嵌位微分相微分相位校正位校正圖像中圖像中頻調(diào)幅頻調(diào)幅殘留邊殘留邊帶濾波帶濾波群延時(shí)群延時(shí)微分增微分增益校正益校正38MHz中頻中頻晶體振蕩器晶體振蕩器本機(jī)本機(jī)振蕩振蕩伴音伴音放大放大6.5MHz伴音調(diào)頻伴音調(diào)

11、頻伴音中伴音中頻混頻頻混頻混頻混頻視音視音功放功放 31.5MHz （b單通道電視發(fā)射機(jī) 伴音伴音信號(hào)信號(hào)全電視全電視信號(hào)信號(hào)圖像伴圖像伴音混合音混合 電視發(fā)射機(jī)采用中頻調(diào)制。全電視信號(hào)在圖像電視發(fā)射機(jī)采用中頻調(diào)制。全電視信號(hào)在圖像中頻調(diào)幅電路中對(duì)中頻調(diào)幅電路中對(duì)38MHz的中頻載波進(jìn)行調(diào)幅，經(jīng)的中頻載波進(jìn)行調(diào)幅，經(jīng)過殘留邊帶濾波器得到過殘留邊帶濾波器得到38MHz圖像中頻信號(hào)；伴音圖像中頻信號(hào)；伴音信號(hào)采用調(diào)頻方式調(diào)制在信號(hào)采用調(diào)頻方式調(diào)制在6.5MHz的第二伴音中頻的第二伴音中頻上，在伴音中頻混頻電路中與上，在伴音中頻混頻電路中與38MHz中頻載波進(jìn)行中頻載波進(jìn)行混頻，得到混頻，得到31.

12、5MHz的第一伴音中頻信號(hào)。然后，的第一伴音中頻信號(hào)。然后，38MHz圖像中頻信號(hào)和圖像中頻信號(hào)和31.5MHz伴音中頻信號(hào)分別伴音中頻信號(hào)分別與同一頻率的高頻本機(jī)振蕩信號(hào)混頻，得到圖像高與同一頻率的高頻本機(jī)振蕩信號(hào)混頻，得到圖像高頻信號(hào)和伴音高頻信號(hào)。此時(shí)，圖像高頻信號(hào)載波頻信號(hào)和伴音高頻信號(hào)。此時(shí)，圖像高頻信號(hào)載波頻率比伴音高頻信號(hào)載波頻率低頻率比伴音高頻信號(hào)載波頻率低6.5MHz。 電視發(fā)射機(jī)采用中頻調(diào)制有許多優(yōu)點(diǎn)：電視發(fā)射機(jī)采用中頻調(diào)制有許多優(yōu)點(diǎn)： 調(diào)制器工作于低頻率、低電平，可以調(diào)制器工作于低頻率、低電平，可以獲得良獲得良好的調(diào)制特性；好的調(diào)制特性； 由于采用統(tǒng)一的中頻頻率，對(duì)中頻調(diào)

13、由于采用統(tǒng)一的中頻頻率，對(duì)中頻調(diào)制信號(hào)制信號(hào)進(jìn)行濾波和校正處理與頻道無關(guān)，簡(jiǎn)化了電進(jìn)行濾波和校正處理與頻道無關(guān)，簡(jiǎn)化了電路設(shè)路設(shè)計(jì)，有利于生產(chǎn)；計(jì)，有利于生產(chǎn)； 視頻、中頻和變頻電路都在低電平狀視頻、中頻和變頻電路都在低電平狀態(tài)工態(tài)工作，便于實(shí)現(xiàn)固體化和小型化。作，便于實(shí)現(xiàn)固體化和小型化。 4.3 有線電視系統(tǒng) 4.3.2 有線電視系統(tǒng)的組成 有線電視系統(tǒng)通常由前端、 傳輸系統(tǒng)、 信號(hào)分配三部分組成。 功分器衛(wèi)星接收機(jī)衛(wèi)星接收機(jī)電視解調(diào)器電視解調(diào)器 編輯機(jī)攝像機(jī) 錄像機(jī) 錄像機(jī) DVD混合器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器調(diào)制器干線傳輸系統(tǒng)用戶分配網(wǎng)絡(luò)用戶TV 有線電視廣播系統(tǒng)組成框

14、圖LNB前端1. 前端 有線電視廣播系統(tǒng)前端是有線電視系統(tǒng)的中樞，承擔(dān)著收集電視節(jié)目信號(hào)、完成調(diào)制變換、為系統(tǒng)提供多頻道射頻電視節(jié)目等主要信號(hào)處理功能。前端設(shè)備包括信號(hào)源設(shè)備、調(diào)制器和混合器三部分。信號(hào)源設(shè)備: 完成從不同途徑獲取各種電視節(jié)目的視頻信號(hào)和伴音信號(hào)的任務(wù)。調(diào)制器: 按照本臺(tái)的安排，將各路視頻和音頻信號(hào)調(diào)制到某一個(gè)有線電視頻道上。混合器：將各調(diào)制器輸出的射頻信號(hào)混合，輸出寬帶射頻復(fù)合信號(hào)，送入干線傳輸系統(tǒng)。n2. 干線傳輸系統(tǒng)n干線傳輸系統(tǒng)將前端輸出的多路射頻信號(hào)傳輸?shù)礁鹘邮拯c(diǎn)。目前主要采用光纖傳輸系統(tǒng)。 n光纖傳輸系統(tǒng)分為1310nm光波長(zhǎng)直接調(diào)制系統(tǒng)和n 1550nm光波長(zhǎng)外調(diào)

15、制系統(tǒng)。n1310nm系統(tǒng)由采用分布反饋式(DFB)半導(dǎo)體激光器的直接調(diào)制式光發(fā)射機(jī)、光分路器、光纖和光接收機(jī)組成。n1550nm系統(tǒng)由外調(diào)制式光發(fā)射機(jī)、光放大器EDFA）、光分路器、光纖和光接收機(jī)組成 n 1310nm1310nm光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光分路器光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光纖光纖1550nm1550nm光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光 分路器光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)EDFA光纖光纖 1550nm 1550nm光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)1310nm1310nm光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)DFB直接調(diào)制式直接調(diào)制式光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)外調(diào)制式光發(fā)射機(jī)外調(diào)制式光發(fā)射機(jī)光放大器光放大器 3. 信號(hào)分配

16、網(wǎng)絡(luò) 信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)為用戶分配、接入電視信號(hào)，目前采用同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。 用戶分配網(wǎng)絡(luò)由放大器、同軸電纜和無源分配器件分支器、分配器組成。放大器：作用是補(bǔ)償電纜線路對(duì)射頻電視信號(hào)的損耗；無源分配器件：作用是給用戶或線路分配合適的信號(hào)電平。放大器放大器分配器分配器分支器分支器用戶終端盒用戶終端盒分分配配器器同軸電纜同軸電纜同軸電纜同軸電纜用戶電纜用戶電纜分支器分支器信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)4.5 衛(wèi)星傳輸衛(wèi)星傳輸衛(wèi)星電視是利用位于赤道上空衛(wèi)星電視是利用位于赤道上空35 800 km的同步衛(wèi)的同步衛(wèi)星作為電視廣播站，星作為電視廣播站， 對(duì)地面居高臨下，對(duì)地面居高臨下， 不受地不受地理?xiàng)l件限制，理?xiàng)l件限制， 其傳送的

17、圖像質(zhì)量高，其傳送的圖像質(zhì)量高， 沒有重影。沒有重影。4.5.2 國(guó)際衛(wèi)星廣播電視的頻率劃分國(guó)際衛(wèi)星廣播電視的頻率劃分國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)使用的頻率進(jìn)行了國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)使用的頻率進(jìn)行了分配，分配， 我國(guó)規(guī)定使用我國(guó)規(guī)定使用11.712.2 GHz的的Ku頻頻段。段。表表4-2 C頻段衛(wèi)星電視頻道劃分頻段衛(wèi)星電視頻道劃分 表表4-3 Ku頻段衛(wèi)星電視頻道劃分頻段衛(wèi)星電視頻道劃分4.5.3 衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要由上行發(fā)射站、星載轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要由上行發(fā)射站、星載轉(zhuǎn)發(fā)器和地面接收站組成。和地面接收站組成。上行發(fā)射站上行發(fā)射站星載

18、星載轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器衛(wèi)星接收機(jī)衛(wèi)星接收機(jī)4.5.4. 上行發(fā)射站上行發(fā)射站衛(wèi)星電視上行發(fā)射站的任務(wù)是向衛(wèi)星發(fā)送電視信號(hào)。衛(wèi)星電視上行發(fā)射站的任務(wù)是向衛(wèi)星發(fā)送電視信號(hào)。 采用調(diào)頻調(diào)頻方式采用調(diào)頻調(diào)頻方式低通低通副載波副載波振蕩器振蕩器調(diào)頻調(diào)頻預(yù)加重預(yù)加重視放視放能量能量擴(kuò)散擴(kuò)散調(diào)頻調(diào)頻中頻中頻振蕩器振蕩器上變頻上變頻本振本振功放功放V06MHz6.6MHzA音頻音頻015KHz70MHz視頻視頻n4.5.5. 星載轉(zhuǎn)發(fā)器星載轉(zhuǎn)發(fā)器n 將上行發(fā)射站傳送來的上行高頻載波信號(hào)變換將上行發(fā)射站傳送來的上行高頻載波信號(hào)變換為下行廣播頻率的載波信號(hào)，并將信號(hào)功率放大到規(guī)為下行廣播頻率的載波信號(hào)，并將信號(hào)功率放大到規(guī)定要求。定要求。雙工器雙工器LAN混頻混頻放大放大本振本振輸輸入入分分路路器器鼓勵(lì)鼓勵(lì)鼓勵(lì)鼓勵(lì)功放功放功放功放輸輸出出多多工工器器下行信號(hào)下行信號(hào)6GHz4GHz4GHz4GHz 圖2-33 直接變頻式星載轉(zhuǎn)發(fā)器原理框圖 直接變頻式星載轉(zhuǎn)發(fā)器原理框圖上行信號(hào)上行信號(hào)2225MHz6GHz4.5.6. 地面接收站地面接收站 接收星載轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射的下行衛(wèi)星