第6章 電視信號(hào)接收與顯示原理

第6章電視信號(hào)接收與顯示原理黑白電視接收機(jī)分三大部分：通道部分、掃描部分、電源部分。黑白電視接收機(jī)原理框圖§6.1模擬電視信號(hào)的接收PAL彩色電視接收機(jī)的組成信號(hào)通道高頻調(diào)諧器中頻放大器伴音通道圖像通道（PALD解碼器）亮度通道色度通道副載波恢復(fù)電路解碼矩陣自動(dòng)色度控制（ACC），自動(dòng)消色器（ACK）等掃描電路同步分離行、場掃描電路電源低壓開關(guān)電源高壓、中壓整流電源主控系統(tǒng)紅外遙控微處理器

PAL彩色電視接收機(jī)方框圖6.2模擬電視機(jī)高頻、中頻電視信號(hào)處理6.2.1高頻電視信號(hào)的接收高頻調(diào)諧器——從天線接收的電信號(hào)中選出所需頻道的高頻電視信號(hào)，經(jīng)放大、混頻，獲得圖像中頻和伴音中頻電視信號(hào)。甚高頻頻段（VHF）:48MHz~223MHz超高頻頻段（UHF）:470MHz~960MHz圖像中頻（PIF）:38MHz伴音中頻（SIF）：31.5MHz混頻通過超外差本振與電視（圖像、伴音）高頻信號(hào)混頻產(chǎn)生（圖像、伴音）中頻電視信號(hào)：例如12頻道：254.25－216.25＝38[MHz]254.25－222.75＝31.5[MHz]輸入電路高頻放大混頻本振電調(diào)諧PIFSIF將高頻電視信號(hào)變?yōu)橹蓄l電視信號(hào)的好處：1.中頻頻帶固定，便于控制頻響，易于改善選擇性。2.在較低的頻率下，易于實(shí)現(xiàn)高的放大增益，也不會(huì)反饋到高放級(jí)而引起自激，因此可以提高靈敏度。輸入電路：——實(shí)現(xiàn)天線、饋線與高頻放大器之間的阻抗匹配。——降低干擾信號(hào)幅度，提高選擇性。（干擾：中頻干擾，鏡像干擾，交調(diào)干擾，VHF高低頻道干擾，UHF對(duì)VHF頻道干擾，拍頻干擾，本振輻射干擾。）高頻放大：——通頻帶與電視信號(hào)頻帶相適應(yīng)，各頻道有足夠的增益。——足夠的線性動(dòng)態(tài)范圍。——低噪波系數(shù)。噪波系數(shù)：整機(jī)噪波系數(shù)與各級(jí)噪波系數(shù)的關(guān)系：降低輸入電路與前級(jí)噪波系數(shù)，提高前級(jí)增益。本振：要求本振頻率穩(wěn)定，采用自動(dòng)頻率微調(diào)（AFT）抑制本振頻率漂移。電調(diào)諧用反向偏壓的變?nèi)荻O管作為LC振蕩回路的電容器，用連續(xù)可調(diào)的直流電壓改變變?nèi)荻O管的結(jié)電容，實(shí)現(xiàn)本振回路的調(diào)諧。高頻混頻中放檢波本振鑒頻高頻電視信號(hào)至視放變?nèi)荻O管調(diào)諧電路調(diào)諧關(guān)系：Rw↑→U↑→Cj↑

→fo↑頻率覆蓋的頻段劃分調(diào)諧器頻率從最高頻變化到最低頻，其比值稱為頻率覆蓋系數(shù)Kf:對(duì)于VHF頻段：Ch1fmin=52.5MHzCh12fmax=219MHz需調(diào)諧回路的覆蓋系數(shù)為：

則要求變?nèi)荻O管的變?nèi)荼葹椋?/p>

目前器件尚達(dá)不到，所以單從調(diào)整變?nèi)荻O管電壓覆蓋1-12頻道是不可能的，故設(shè)計(jì)電路如右。開關(guān)K打到-4V時(shí)，開關(guān)二極管導(dǎo)通，電感線圈短路，電感量減小，對(duì)應(yīng)高頻段（6-12頻道）；開關(guān)K打到+12V時(shí)，開關(guān)二極管截止，電感量較大，對(duì)應(yīng)低頻段（1-5頻道）。這樣變?nèi)荻O管變?nèi)荼冉档?。這在電路上有一個(gè)三聯(lián)開關(guān)。而UHF頻段Ch13fmin=474MHz,Ch56fmax=954MHz所需調(diào)諧回路的覆蓋系數(shù)較小，電調(diào)諧回路不需分段。1-56-12UHFW用來選臺(tái)，若+30V沒有，則收不到臺(tái)。K用來頻段選擇。VD為開關(guān)二極管。VDB為變?nèi)荻O管。6.2.2中頻電視信號(hào)的放大接收機(jī)的靈敏度主要取決于中放電路增益，電視機(jī)各級(jí)增益分配：高頻調(diào)諧器——25dB,中放——72dB,檢波——-12dB,視放——40dB。中放電路由3～4級(jí)差分放大器組成增益：——分立器件：60～70dB——集成電路：40～50dB（乘法檢波器，負(fù)擔(dān)?。┲蟹欧l特性：fPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下約5MHz-50dB以下fACB對(duì)比：發(fā)射機(jī)幅頻特性表示接收機(jī)圖像中頻準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)（斜線的中點(diǎn)）——所希望的平滑的幅頻特性；表示接收機(jī)中頻對(duì)應(yīng)于B點(diǎn)——高頻衰減；表示接收機(jī)中頻對(duì)應(yīng)于C點(diǎn)——高頻加強(qiáng)，低頻相對(duì)減弱。中放幅頻特性的數(shù)學(xué)分析通過同步檢波，雙邊帶部分和單邊帶部分均得到正確復(fù)原。設(shè)圖像中頻為，當(dāng)時(shí)，中放幅頻特性為1(對(duì)應(yīng)于A點(diǎn))；雙邊帶部分的中頻放大：單邊帶部分的中頻放大：自動(dòng)增益控制（AGC）

天線接收信號(hào)強(qiáng)度100uv~200mv，中放AGC>40dB,高放AGC>20dB聲表面波濾波器（SAWF）

——位于高、中頻電路之間，實(shí)現(xiàn)中放幅頻特性。輸入IDT輸出IDT負(fù)載信號(hào)源SAW壓電介質(zhì)基片吸聲材料吸聲材料電—聲/聲—電轉(zhuǎn)換IDT——叉指形換能器6.2.3視頻信號(hào)檢波限幅放大器模擬乘法器低通濾波器圖像中頻信號(hào)視頻信號(hào)由于中放輸出信號(hào)存在載波正交分量，需要采用同步檢波器。6.3模擬電視機(jī)視頻電視信號(hào)的處理PALD解碼器:由亮度通道、色度通道和副載波恢復(fù)電路組成。5步信號(hào)處理過程：1.亮色分離2.色同步信號(hào)與色度信號(hào)的分離3.紅、藍(lán)色度分量的分離4.同步檢波，將色度信號(hào)變換成色差信號(hào)5.解碼矩陣，將亮度信號(hào)、色差信號(hào)變換成3基色信號(hào)6.3.1亮度信號(hào)處理1.亮色分離（1）頻帶分離法CVBS通過中心頻率為彩色副載頻的窄帶陷波器濾除色度信號(hào)主要能量。CVBS通過中心頻率為彩色副載頻的帶通濾波器分離出色度信號(hào)。亮度信號(hào)CVBS色度信號(hào)和色同步信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：簡單，成本低。缺點(diǎn)：亮色分離不干凈，殘存亮色互串現(xiàn)象。高頻亮度信號(hào)受損，圖像清晰度下降。自動(dòng)清晰度控制（ARC）電路：當(dāng)彩色電視機(jī)接收黑白電視信號(hào)或彩色電視信號(hào)色度很弱時(shí)，為了能收看到全清晰度的黑白圖像，副載波陷波電路自動(dòng)斷開。（2）梳狀濾波法（見第3章）2.延遲:亮度通道帶寬6MHz，色度帶通濾波器帶寬2.6MHz，信號(hào)延時(shí)與帶寬成反比，為使亮度信號(hào)與色度信號(hào)同時(shí)到達(dá)解碼矩陣，在亮度通道中插入0.5us~1us的延遲電路。3.放大與頻率補(bǔ)償:亮度信號(hào)帶寬6MHz，需要寬頻帶亮度放大器，及高頻增益補(bǔ)償；放大器的增益和直流電平可調(diào)，前者可改變對(duì)比度，后者可改變亮度。6.3.2圖像清晰度增強(qiáng)由于信號(hào)通路高頻衰減和孔闌效應(yīng)，使圖像水平清晰度下降。電視信號(hào)的水平清晰度主要決定于亮度信號(hào)的特性。對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行水平清晰度增強(qiáng)。方法：1.輪廓校正低頻大幅度信號(hào)的邊緣校正高頻小幅度信號(hào)的細(xì)節(jié)校正——通過校正電路實(shí)現(xiàn)。2.掃描速度調(diào)制——通過驅(qū)動(dòng)顯像管的速度調(diào)制線圈實(shí)現(xiàn)。加速加速減速原信號(hào)校正前校正后合成磁場邊緣微分6.3.3色度信號(hào)處理1.帶通放大器與自動(dòng)彩色控制（ACC）電路為保證色度信號(hào)幅度穩(wěn)定，用色同步信號(hào)峰值檢波取得的控制電壓，控制色度帶通放大器的增益。2.色度信號(hào)與色同步信號(hào)的分離由行同步脈沖經(jīng)過一定的延時(shí)產(chǎn)生門控脈沖，控制交替導(dǎo)通的色同步消隱電路和色同步選通電路。3.u(t)和v(t)分離通過梳狀濾波器進(jìn)行頻譜分離（見第3章）4.同步檢波用兩個(gè)模擬乘法器組成同步檢波器（見第3章）5.副載波恢復(fù)電路ec(t)+eb(t)色同步選通鑒相器低通壓控晶振副載頻放大移相半行頻選通放大雙穩(wěn)PAL開關(guān)移相U檢波V檢波+90-900180090行同步脈沖ACCACKPAL識(shí)別信號(hào)（P脈沖）00ACK——自動(dòng)彩色消除eb(t)6.4電視圖像的同步、掃描與顯示6.4.1同步信號(hào)的分離幅度分離：采用限幅切割方法將復(fù)合同步信號(hào)與圖像信號(hào)分離；頻率分離：利用微分電路和積分電路將行同步信號(hào)與場同步信號(hào)分離。復(fù)合同步信號(hào)分離先鉗位后限幅，克服圖像內(nèi)容變化和低頻干擾的影響。采用晶體管由截止到導(dǎo)通的正向分離方式，以保證同步信號(hào)前沿的準(zhǔn)確性。－ERcRC－E~06.4.2CRT掃描電路1.作用為偏轉(zhuǎn)線圈提供行、場掃描電流；為顯像管提供行、場消隱脈沖；提供電視機(jī)所需的一些電壓及控制脈沖。2.特點(diǎn)積分電路分離出來的場同步信號(hào)比較干凈，采用直接同步方式，直接控制場振蕩，使場掃描同步。微分電路分離出來的行同步信號(hào)夾雜著脈沖干擾，采用間接同步方式，通過32fH壓控振蕩器、分頻器、自動(dòng)頻率相位控制（AFPC），控制行振蕩，使行掃描同步。場偏轉(zhuǎn)線圈以電阻分量為主，行偏轉(zhuǎn)線圈以電感分量為主，為獲得鋸齒波電流，場激勵(lì)信號(hào)為脈沖鋸齒波，行激勵(lì)信號(hào)為方波脈沖。行輸出電路工作在高反壓、大電流狀態(tài)，由分立元件組成。掃描需要非線性失真校正。6.4.3行輸出電路T1——行推動(dòng)變壓器；LH——行偏轉(zhuǎn)線圈；VT——行輸出管；LT——行線性調(diào)節(jié)器；VD——阻尼二極管；C——逆程電容；Cs——S形校正電容；T2——行輸出變壓器。L’>>LH>>LT

T1T2CsLHLTCVDVT+EL’THt/2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效電路正程后半段：由VT、LH、E完成逆程：由LH、C自由振蕩完成正程前半段：由VD、LH、E完成高壓、中壓及部分低壓的產(chǎn)生行輸出變壓器將行逆程脈沖變壓、整流和濾波，得到彩色顯像管所需的高壓（20kV~30kV），中壓（加速極電壓幾百伏，聚焦極電壓幾千伏），視放管所需的中壓（100～200V），以及部分低壓。優(yōu)點(diǎn)：簡單實(shí)用，掃描中斷高壓自動(dòng)消失，保護(hù)顯像管。掃描非線性失真校正——場掃描非線性失真校正——行掃描非線性失真校正6.4.5顯像管及其顯示原理參見第２章6.5采用數(shù)字處理技術(shù)的電視機(jī)

6.5.1數(shù)字處理電視機(jī)的組成從生產(chǎn)成本考慮，數(shù)字化處理只對(duì)視頻檢波后、視放末級(jí)前的視頻信號(hào)，以及伴音鑒頻后、功放前的音頻信號(hào)進(jìn)行；抽樣頻率選為彩色副載頻的4倍：

fs=4fsc降低由于量化產(chǎn)生的副載波的高次諧波與采樣頻率產(chǎn)生的差拍對(duì)亮度信號(hào)的干擾。

fs-2fsc=2fsc>fmax——無影響

fs-3fsc=fsc——色度差拍干擾落入亮度頻譜空隙fs-4fsc＝0——能量很小，可忽略同步分離，行場掃描及同步部分以數(shù)字方式進(jìn)行；調(diào)諧器的選臺(tái)、遙控及視頻、音頻控制以數(shù)字方式進(jìn)行；數(shù)字處理電視機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：提高圖像質(zhì)量（亮色分離較徹底，逐行掃描消除閃爍等）增加功能（多畫面，畫中畫，靜止畫面等）增值服務(wù)（可視數(shù)據(jù)，文字廣播等）提高生產(chǎn)效率，降低成本；適用于各種彩色電視制式。6.5.2用數(shù)字處理方法實(shí)現(xiàn)亮色分離數(shù)字梳狀濾波器使延遲前后的信號(hào)具有相同的幅度和嚴(yán)格的延遲時(shí)間；不但可以實(shí)現(xiàn)行梳狀濾波，還可以實(shí)現(xiàn)場或幀梳狀濾波，做到亮色主譜線以及副譜線的完善亮色分離。

行梳狀濾波器（2行延遲電路）PAL6.5.3數(shù)字處理電視機(jī)的主控系統(tǒng)1.電視機(jī)主控系統(tǒng)的功能主控系統(tǒng)包括紅外遙控和微處理器兩部分正常工作模式：選臺(tái)及預(yù)置模擬量控制（對(duì)比度、亮度、色飽和度、清晰度、音量、高低音、平衡等）開/關(guān)機(jī)、待機(jī)、AV/TV、靜音等屏幕顯示控制圖文電視控制畫中畫控制調(diào)試模式維修模式2.主控系統(tǒng)的組成CPU鍵盤本機(jī)接口電路輔助電源字符發(fā)生器遙控發(fā)送遙控接收頻段譯碼節(jié)目存儲(chǔ)器對(duì)比度控制亮度控制色飽和度控制音量控制屏幕顯示控制主電源控制調(diào)諧控制紅外LED3.數(shù)字調(diào)諧選臺(tái)兩種方式：電壓合成選臺(tái)，頻率合成選臺(tái)電壓合成選臺(tái)：直接將變?nèi)荻O管的調(diào)諧電壓A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存入EEPROM，選臺(tái)時(shí)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬量控制變?nèi)荻O管和輸入、高放、混頻電路；頻率合成選臺(tái)：由4MHz石英晶體振蕩器經(jīng)1024分頻產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率，每一個(gè)電視頻道對(duì)應(yīng)一個(gè)整數(shù)M，保存在EEPROM中，選臺(tái)時(shí)讀出M產(chǎn)生該頻道的本振頻率，經(jīng)M分頻與基準(zhǔn)頻率鎖相（PLL）。4.消除閃爍技術(shù)隔行變逐行：行重復(fù)法——利用行存儲(chǔ)器每行重復(fù)顯示兩次行插入法——將相鄰兩行的平均值插入到兩行之間；倍場頻幀重復(fù)法場重復(fù)法場插入法6.6數(shù)字電視信號(hào)的接收根據(jù)傳輸信道的不同，數(shù)字電視分為衛(wèi)星、有線和地面廣播三種不同的類型，分別采用適應(yīng)傳輸媒體特性的不同的信道編碼及調(diào)制方式。每一種類型又有ATSC、DVB和ISDB等不同的制式。從數(shù)字電視信號(hào)的接收來看，它們?cè)谝曨l、音頻、數(shù)據(jù)的解復(fù)用方面和視頻信源解碼方面都是相同的，不同類型數(shù)字電視信號(hào)的接收主要是在信道解碼和解調(diào)方式上有區(qū)別。

6.6.1數(shù)字地面廣播電視信號(hào)的接收調(diào)諧器IF濾波及同步檢測同步及定時(shí)干擾抑制信道均衡去交織物理接口相位跟蹤格形解碼RS譯碼去隨機(jī)化去MPEG解復(fù)用VSB接收機(jī)信道解碼和解調(diào)部分方框圖調(diào)諧器：兩個(gè)中頻的雙轉(zhuǎn)換型調(diào)諧器，第一中頻頻率為920MHz，第二中頻頻率為44MHz。信道濾波和VSB載波恢復(fù)：用FPLL(FrequencyandPhaseLockedLoop)電路由導(dǎo)頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)載波恢復(fù)。段同步和符號(hào)時(shí)鐘恢復(fù)：由A/D轉(zhuǎn)換器將同步和數(shù)據(jù)復(fù)合基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。由PLL（鎖相環(huán)）提供一個(gè)規(guī)則的10.76MHz符號(hào)時(shí)鐘。由一個(gè)4符號(hào)同步相關(guān)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)段同步檢測。數(shù)據(jù)場同步檢測：每個(gè)接收的數(shù)據(jù)段與接收機(jī)中場#1和場#2基準(zhǔn)信號(hào)逐符號(hào)地進(jìn)行差值運(yùn)算。信道均衡器：根據(jù)場同步數(shù)據(jù)段中的PN511和PN63偽隨機(jī)訓(xùn)練序列，用自適應(yīng)線性數(shù)字濾波器進(jìn)行信道均衡，抑制碼間干擾。相位跟蹤環(huán)：通過附加的判決反饋環(huán)路，進(jìn)一步去除中頻PLL中尚未完全消除的相位噪聲

。其他部分參見第４章6.6.2數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的接收數(shù)字衛(wèi)星電視調(diào)諧器

Ku波段

數(shù)字衛(wèi)星電視信道解碼

6.6.3數(shù)字有線電視信號(hào)的接收數(shù)字有線電視信道解碼

來自有線電視前端的VHF波段(48.5～350MHz)數(shù)字信號(hào)，在接收機(jī)調(diào)諧器中轉(zhuǎn)換為36.15MHz的中頻，送入中頻接口。

6.7數(shù)字電視機(jī)頂盒機(jī)頂盒：用模擬電視收看數(shù)字電視廣播的附加設(shè)備。包括信道解碼和信源解碼兩部分。解復(fù)用器：從TS流中篩選出所收看節(jié)目的PES流。視頻解碼器：對(duì)PES流進(jìn)行MPEG-2解碼。PAL/NTSC編碼器和D/A轉(zhuǎn)換器：將YUV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬全電視信號(hào)。數(shù)字電視機(jī)頂盒的結(jié)構(gòu)示意圖6.7.2機(jī)頂盒信號(hào)處理基本技術(shù)聲像同步 為了保證解碼器聲音與圖像的精確同步，編碼器在視頻PES包、音頻PES包和傳送流中都插入了定時(shí)信息。傳送流解復(fù)用 一路傳送流由多路PES包組成，傳送流解復(fù)用就是從傳送流中分離出各路PES包的過程。解復(fù)用器的工作原理是從輸入的傳送流中過濾出那些PID為特定值的包，并將其有效內(nèi)容輸出到解碼器專用的存儲(chǔ)器中。圖視頻解碼 視頻解碼器主要由系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)緩存器、變長解碼器、游程解碼器、系數(shù)產(chǎn)生器、宏塊存儲(chǔ)器、運(yùn)動(dòng)矢量產(chǎn)生器、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路、IDCT、解碼控制器和參考幀存儲(chǔ)器組成。圖

解碼圖像的后處理格式轉(zhuǎn)換、逐行/隔行轉(zhuǎn)換等電子節(jié)目指南功能 機(jī)頂盒的電子節(jié)目指南（EPG，ElectronicProgramGuide）功能是顯示在一段時(shí)間內(nèi)各個(gè)頻道上播出的節(jié)目的相關(guān)信息，并允許用戶從中選擇節(jié)目進(jìn)行播放或錄制。6.7.2機(jī)頂盒信號(hào)處理基本技術(shù)

PAT：PID為固定的0x0000，給出本傳送流中共包含幾套節(jié)目，并給出每套節(jié)目對(duì)應(yīng)的PMT的PID。

PMT：列出該套節(jié)目中的視頻、音頻等所在TS包的PID。

CAT：PID為固定的0x0001，給出條件接收授權(quán)管理信息所在TS包的PID。

NIT：給出廣播網(wǎng)絡(luò)中其他頻道的調(diào)諧信息。在TS流中包含節(jié)目特定信息(PSI)，包括：節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)，節(jié)目映射表(PMT)，條件接收表(CAT)，網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT)。視頻解碼器系統(tǒng)框圖機(jī)頂盒的系統(tǒng)框圖

信道解碼上網(wǎng)功能信源解碼

硬盤錄像功能USB接口SDTV機(jī)頂盒硬件系統(tǒng)舉例：DCF8721信道解碼器的系統(tǒng)框圖BCM7115系統(tǒng)框圖

機(jī)頂盒軟件模塊的依賴關(guān)系第6章習(xí)題6.1電視接收機(jī)對(duì)高頻調(diào)諧器與中放的增益和頻率特性有何要求？6.2在彩色電視接收機(jī)中，同步信號(hào)與圖像信號(hào)在哪一功能電路中依據(jù)什么原理被分離開？亮度和色度信號(hào)在什么電路中依據(jù)什么原理被分離開？6.3電視接收機(jī)中行、場掃描電路如何與攝像端同步？行與場的同步方法有什么區(qū)別？第6章習(xí)題解答6.1電視接收機(jī)對(duì)高頻調(diào)諧器與中放的增益和頻率特性有何要求？答：（1）電視接收機(jī)對(duì)高頻調(diào)諧器增益的要求：25dB。（2）電視接收機(jī)對(duì)中放增益的要求：分立器件：60~70dB，集成電路：40~50dB。（3）電視接收機(jī)對(duì)高頻調(diào)諧器頻率特性的要求：輸入電路能接收VHF頻段（48MHz~223MHz）和UHF頻段（470MHz~960MHz）的高頻電視信號(hào)，對(duì)于所接收的頻道具有良好的