《電視原理》課件第2章

2.1標(biāo)準(zhǔn)彩條電視信號(hào)2.2視頻信號(hào)的頻譜

2.3高頻調(diào)諧器的結(jié)構(gòu)2.4輸入回路原理

2.5放大調(diào)諧電路原

2.6混頻變換電路原

2.7中頻濾波電路原理復(fù)習(xí)題

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的三基色信號(hào)

1．標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像

電視廣播中常用的標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像如圖2.1所示。2.1標(biāo)準(zhǔn)彩條電視信號(hào)圖2.1彩條圖像

2．標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的三基色信號(hào)波形與頻譜

標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào)的波形如圖2.2(a)所示。

(1)左側(cè)白、黃、青、綠4彩條中均含有綠(G)基色，故G波形為高電平1；右側(cè)紫、紅、藍(lán)、黑4彩條中均不含綠(G)色，故G波形為低電平0。

(2)?8彩條自左至右的白黃中含有紅(R)、紫紅中含有紅，故所對(duì)應(yīng)的R波形為高電平1，其余的彩條無(wú)紅色，故為低電平0。

(3)藍(lán)色(B)的波形可以同樣方法畫得，不贅述。

圖2.2標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的三基色信號(hào)及亮度信號(hào)

3．三基色信號(hào)的頻譜

上面已經(jīng)討論過(guò)，由于人眼對(duì)彩色的分辨力較低，故三基色信號(hào)的最高頻率在1.3?MHz已能滿足要求，而最低頻率則很低，需傳送直流電平。因此，三基色信號(hào)的頻譜如圖2.2(c)所示，其頻帶寬度為0～1.3?MHz。2.1.2標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的亮度信號(hào)波形與頻譜

1．標(biāo)準(zhǔn)彩條的亮度信號(hào)波形

2．亮度信號(hào)的頻譜

3.三基色信號(hào)的變換

亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)R-Y、B-Y通過(guò)三基色變換矩陣可以還原出R、G、B三基色信號(hào)。首先由紅色差R-Y和藍(lán)色差B-Y信號(hào)通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)得到綠色差G-Y信號(hào)，如圖2.3所示，然后送到三基色矩陣提取出R、G、B信號(hào)，再送到顯像管的電子槍的陰極上，如圖2.4所示。

圖2.3電阻網(wǎng)絡(luò)的G?-?Y矩陣圖2.4三基色矩陣的位置與組成框圖2.1.3色差信號(hào)的波形與頻譜

1．標(biāo)準(zhǔn)彩條色差信號(hào)的波形圖

這里仍以標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像為例，畫出它的波形，如圖2.5所示，此波形圖有如下特點(diǎn)：

(1)圖中所標(biāo)幅值是由基色波形和亮度信號(hào)Y波形相應(yīng)之值相減后得出的。

(2)由于標(biāo)準(zhǔn)彩條是左右對(duì)稱，互為補(bǔ)色，故各色差信號(hào)波形均以中間的豎線奇對(duì)稱。圖2.5標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的色差信號(hào)及頻譜

2．色差信號(hào)的頻譜

電視制式中，規(guī)定色差信號(hào)的頻帶寬度為0～1.3?MHz，即最高頻率為1.3?MHz。其頻譜圖如圖2.5(d)所示。2.1.4色度信號(hào)

色度信號(hào)是紅色差信號(hào)R-Y(即UR-Y)與藍(lán)色差信號(hào)B-Y(即UB-Y)兩者分別作正交平衡調(diào)幅后的矢量和的總稱。

1．NTSC制與PAL制色度信號(hào)概述

NTSC與PAL兩種彩電制式中色度信號(hào)的表達(dá)形式、矢量圖對(duì)比關(guān)系如表2.1所示。表2.1NTSC與PAL制的色度信號(hào)續(xù)表

2．NTSC制彩色電視制式的色度信號(hào)

1)?NTSC制色度信號(hào)形成的電路框圖

根據(jù)上述的NTSC制色度信號(hào)與已調(diào)色差信號(hào)的表達(dá)式，可以很方便地畫出形成色度信號(hào)的系統(tǒng)框圖，圖2.6就是NTSC制的色度信號(hào)的形成框圖(這是以Y、V、U的寬帶方式為例)。

已調(diào)色差信號(hào)的波形是平衡調(diào)幅波的波形，根據(jù)高頻電路所述的平衡調(diào)幅波的分析，我們可以知道，一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)平衡調(diào)幅后，其波形特點(diǎn)如圖2.7所示。圖2.6NTSC制色度信號(hào)形成的電路框圖圖2.7平衡調(diào)幅的波形關(guān)系

2)色度信號(hào)的波形

彩色電視中，色度信號(hào)是兩色差信號(hào)(R-Y、B-Y)作平衡調(diào)幅后的矢量之和，因此，可以由R-Y和B-Y的已調(diào)波形求出色度信號(hào)波形，也可以由公式求色度信號(hào)波形，即圖2.8未壓縮的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的色差信號(hào)和色度信號(hào)波形

3)壓縮后的色差信號(hào)及色度信號(hào)波形

為了使色度信號(hào)F與亮度信號(hào)Y相混后的彩色圖像信號(hào)的幅值限制在一定的范圍之內(nèi)，以免造成不良后果(使彩色全電視信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍太大)，故需對(duì)兩色差信號(hào)的幅值進(jìn)行壓縮，其壓縮系數(shù)分別為0.877和0.493。圖2.9壓縮后的標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)的色差信號(hào)及色度信號(hào)

4)色度信號(hào)的頻譜

色度信號(hào)是由色差信號(hào)進(jìn)行平衡調(diào)幅后獲得的，因此，可根據(jù)平衡調(diào)幅時(shí)對(duì)調(diào)制信號(hào)頻譜的變換來(lái)求得色度信號(hào)頻譜。

(1)?Y、V、U寬帶方式。

(2)?Y、I、Q窄帶方式。這是對(duì)原有黑白電視的視頻信號(hào)約為4.25?MHz的窄帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，這是一種變形的NTSC制。

所有的副載頻一般較低，常為3.58?MHz，而不是4.43?MHz。這種制式的有關(guān)頻譜如圖2.11所示。圖2.10Y、U、V在寬帶方式下的頻譜分布圖2.11I、Q信號(hào)的頻譜及其色度信號(hào)的頻譜

3．PAL制彩色電視制式的色度信號(hào)

1)?PAL制色度信號(hào)形成的電路框圖

根據(jù)表2.1所列內(nèi)容及相關(guān)論述，可以很方便地畫出形成PAL制色度信號(hào)的電路組成框圖，如圖2.12所示。圖2.12PAL制色度信號(hào)形成的電路框圖

2)壓縮后的色差信號(hào)與色度信號(hào)

PAL制與NTSC制一樣，也要對(duì)色差信號(hào)進(jìn)行壓縮，且壓縮系數(shù)也相同，分別為0.877和0.493，壓縮后的色度信號(hào)表達(dá)式如下所述。

3)?PAL制的色度信號(hào)的矢量圖

PAL制中，紅色差信號(hào)的平衡調(diào)幅是逐行倒相的。通常稱不倒相的行，即+VcosωSCt行為NTSC行；稱倒相的行，即-VcosωSCt行為PAL行。

(1)單一色調(diào)信號(hào)的色度矢量圖。

(2)標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的色度信號(hào)矢量圖。該矢量圖如圖2.13所示，圖中各矢量的幅值(模)和相角可由圖2.8中的有關(guān)數(shù)值及相關(guān)公式獲得，此矢量圖可用矢量示波器觀察，每一種色調(diào)(彩色)在矢量圖上都有它確切的位置。圖2.13標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像色度信號(hào)的矢量圖

4．PAL制逐行倒相對(duì)相位敏感的補(bǔ)償原理

電視信號(hào)在傳輸過(guò)程中，由于某種原因，其相位角中(代表著彩色)會(huì)發(fā)生偏移，如圖2.14中，使色度信號(hào)FN偏移至，即偏移了Δφ相位角。圖2.14相位偏移對(duì)彩色的影響

5．頻譜間置及彩色副載頻的選取

1)頻譜間置原理

2)彩色副載頻的選取

3)?Y、FV、FU三信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述分析，NTSC制和PAL制彩電系統(tǒng)中Y、FV、FU三信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2.15所示。圖2.15NTSC制和PAL制Y、FV、FU三信號(hào)的頻譜間隔2.2.1色同步信號(hào)

無(wú)論是NTSC制，還是PAL制，都要對(duì)兩色差信號(hào)R-Y(即V)和B-Y(即U)進(jìn)行正交平衡調(diào)幅。

1．色同步信號(hào)的必要性

在彩色電視接收機(jī)中，必須對(duì)色度信號(hào)FV、FU進(jìn)行解調(diào)，以恢復(fù)出原色差信號(hào)R-Y、B-Y。

同步檢波的原理電路如圖2.16所示，這里先以V信號(hào)解調(diào)為例作說(shuō)明。2.2視頻信號(hào)的頻譜圖2.16色差信號(hào)(U、V信號(hào))同步檢波的組成框圖

2．色同步信號(hào)所處的位置及波形參數(shù)

(1)色同步信號(hào)的頻率應(yīng)與副載頻完全一致，對(duì)于我國(guó)的PAL制而言，此頻率應(yīng)為

4.433?618?75?MHz?≈?4.43?MHz。

(2)色同步信號(hào)應(yīng)加在行消隱期間，位于行同步頭的后側(cè)(后肩)上，起始點(diǎn)距行同步脈沖前沿的時(shí)間約(5.6±0.1)μs，具體情況如圖2.17所示。

(3)色同步信號(hào)由9～11個(gè)正弦波形組成，峰峰值與行同步頭高度相同，每行均要加色同步信號(hào)。圖2.17色同步信號(hào)的位置及波形參數(shù)

3．色同步信號(hào)的相位

由于PAL制采用的是逐行倒相正交平衡調(diào)幅方式，V信號(hào)(uR-Y信號(hào))調(diào)幅后的色度信號(hào)為±V?cosωSCt，因而在電視接收機(jī)中作解調(diào)時(shí)，所需的參考信號(hào)也應(yīng)該是逐行倒相的，這一點(diǎn)在討論同步檢波原理時(shí)已經(jīng)證明過(guò)，下面再?gòu)谋?.2及表2.3加以說(shuō)明，以引起讀者的注意。表2.2FV信號(hào)解調(diào)時(shí)對(duì)參考信號(hào)的要求表2.3FU信號(hào)解調(diào)時(shí)對(duì)參考信號(hào)的要求圖2.18PAL制色同步信號(hào)的相位矢量

4．色同步信號(hào)的形成及頻帶寬度

色同步信號(hào)雖然是一正弦波形，但它并不是一連續(xù)的正弦波形，僅出現(xiàn)在每行同步頭之后的一暫短時(shí)間內(nèi)，而且每行的相位也不相同。2.2.2PAL制彩色全電視信號(hào)

1．PAL制與NTSC制的區(qū)別

PAL制與NTSC制的主要不同是對(duì)色差信號(hào)的平衡調(diào)幅上。

2．標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像的彩色全電視信號(hào)

將圖2.9中的色度信號(hào)波形與圖2.2中呈階梯波狀的亮度(Y)信號(hào)相加，即可獲得規(guī)格的每行正程期間的圖像信號(hào)，其關(guān)系式為Y?+?F。

經(jīng)壓縮后的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)彩條圖像全電視信號(hào)的波形如圖2.19所示，圖中只畫了一完整行的情況。圖2.19“100/75”標(biāo)準(zhǔn)彩條的彩色全電視信號(hào)波形表2.4100/100和100/75彩條的圖像信號(hào)幅值

3．彩色全電視信號(hào)的頻譜

與黑白電視兼容，彩色全電視信號(hào)的頻帶寬度與黑白電視的視頻信號(hào)帶寬一樣，也為0～6?MHz，惟一不同之處是在視頻的4.43?MHz兩側(cè)間置了色度信號(hào)頻譜。圖2.20(a)是PAL制彩色全電視信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，圖2.20(b)是通常所畫的頻譜示意圖。圖2.20PAL制彩色全電視信號(hào)的頻譜2.3.1高頻調(diào)諧器的性能指標(biāo)

高頻調(diào)諧器是電視信號(hào)進(jìn)入電視接收機(jī)的第一處理單元，起著選擇電視頻道信號(hào)并放大與混頻的重要作用。其性能優(yōu)劣直接影響屏幕圖像與伴音的質(zhì)量。2.3高頻調(diào)諧器的結(jié)構(gòu)

1．頻率范圍

應(yīng)能接收甚高頻VHF段中的l～5、6～12頻道、特高頻(超高頻)UHF段的13～68頻道、電纜電視CATV等電視信息。

2．良好的選擇性

能選出所需的電視頻道信號(hào)，對(duì)通頻帶外的鄰近頻道干擾、鏡像干擾、中頻干擾等有較強(qiáng)的抑制能力，通頻帶寬度應(yīng)大于或等于8?MHz，帶內(nèi)波動(dòng)應(yīng)盡可能小，其幅頻特性如圖2.21所示。圖2.21高頻調(diào)諧器的幅頻特性

3．功率增益

目前，彩色電視接收機(jī)的最高靈敏度約為10～20?μV，通常要求高頻調(diào)諧器的功率增益大致為20～25?dB。

4．噪聲系數(shù)

由于高頻調(diào)諧器處于電視接收機(jī)的入口端，輸入信號(hào)很弱，噪聲影響較大，其中以高頻放大級(jí)的噪聲最為嚴(yán)重。

5．本振頻率與幅度的穩(wěn)定性

電視接收機(jī)要求本振信號(hào)的頻率、幅度均應(yīng)十分穩(wěn)定，其頻率漂移量應(yīng)小于0.05%～0.1%，本振頻率的偏高或偏低，將會(huì)引起圖像信號(hào)(亮度、色度)的失真、伴音信號(hào)的失真或消失、伴音干擾圖像等一系列故障現(xiàn)象。

6．輸入回路的阻抗匹配

高頻調(diào)諧器的輸入回路應(yīng)與高放級(jí)(輸入回路的負(fù)載)與天線的饋線(輸入回路的信號(hào)源)有良好的阻抗匹配，尤其是后者影響更大，因?yàn)楦鞣N饋線均有一定的特性阻抗。

7．良好的自動(dòng)增益控制(AGC)性能

為適應(yīng)強(qiáng)弱不同的輸入信號(hào)，使視頻檢波后的輸出電平基本不變，高放級(jí)和中放級(jí)均應(yīng)加自動(dòng)增益控制，一般要求高頻調(diào)諧器(主要加于高放級(jí))的自動(dòng)增益控制范圍應(yīng)達(dá)10?dB以上。2.3.2全頻道高頻調(diào)諧器的組成框圖(雙高放式)

U-V一體化雙高放全頻道高頻調(diào)諧器的典型組成框圖如圖2.22所示。圖2.22全頻道高頻調(diào)諧器組成框圖(雙高放式)

(1)全頻道高頻電子調(diào)諧器是由甚高頻(VHF)調(diào)諧器和超高頻(UHF)調(diào)諧器兩大部分組成的。這兩部分的電路不是同時(shí)都工作的(除了VHF中的混頻級(jí)以外)。在收看1～12頻道的VHF頻段的電視節(jié)目時(shí)，下半部分的VHF電路全部工作；在收看13～68頻道的UHF頻段的電視節(jié)目時(shí)，上半部分的UHF電路及下半部分的混頻電路(作預(yù)中放用)工作。電路工作與否，是由外加各種電壓的有無(wú)來(lái)決定的，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2.5所示。表2.5頻段轉(zhuǎn)換與對(duì)應(yīng)的電壓關(guān)系V

1．阻抗匹配問題

電視接收天線饋線的特性阻抗與電視機(jī)高頻調(diào)諧器的輸入阻抗不一定相等，二者的差值應(yīng)愈小愈好，否則電視信號(hào)的能量必有反射，而不能最大限度地傳送。2.4輸入回路原理

2．電子調(diào)諧式的選頻回路

電視接收機(jī)的輸入回路、高頻放大的負(fù)載回路、本機(jī)振蕩的振蕩回路都是調(diào)諧回路，均起選頻作用。在近代的電視接收機(jī)中，這些選頻回路都采用電子調(diào)諧方式，即通常用開關(guān)二極管的通斷作頻段轉(zhuǎn)換，用變?nèi)荻O管電容的改變作頻道的選擇，其原理電路如圖2.23所示。圖2.23電子調(diào)諧的原理電路及UL、UH段的等效電路圖2.24變?nèi)萜鞯姆?hào)及特性曲線2.5.1TECC7989VA24A型高頻調(diào)諧器(三高放式)

(1)如圖2.25所示，調(diào)諧器的整個(gè)電路分為四大部分，其左側(cè)下部為VHF-L頻段(1～5頻道)的輸入回路與高放，由BL端口加+12V使二極管V1導(dǎo)通而工作；左側(cè)中部為VHF-H頻段(6～12頻道)的輸入回路與高放，由BH端口加+12?V使二極管V2導(dǎo)通而工作；左側(cè)上部為UHF頻段(13～68頻道)的輸入回路與高放，由BU端口加+12V使二極管V3導(dǎo)通而工作。2.5放大調(diào)諧電路原理圖2.25TECC7989VA24A調(diào)諧器內(nèi)部電路原理2.5.2TDQ-3B型高頻調(diào)諧器(雙高放式)

TDQ-3B型高頻調(diào)諧器與VTS-7ZH7型相同，常用在熊貓牌等彩色電視接收機(jī)中，此調(diào)諧器的電路如圖2.26所示，下面對(duì)其組成作一簡(jiǎn)單說(shuō)明。圖2.26TDQ-3B諧調(diào)器內(nèi)部電路原理圖2.5.3UHF調(diào)諧器的調(diào)諧回路

1．用長(zhǎng)度l＜λ/4的終端短路線作諧振回路的電感

長(zhǎng)線理論表明，終端短路的兩根平行導(dǎo)線，其長(zhǎng)度只要小于工作信號(hào)波長(zhǎng)的1/4，則它的輸入阻抗必為感性，即它可等效為一電感元件使用，在高頻調(diào)諧器中，通常用此類“短路元件”作為調(diào)諧回路的電感，再與可變電容并聯(lián)，即組成了所需的調(diào)諧回路。圖2.27就是這種回路的示意圖。圖2.27用小于λ/4終端短路線作調(diào)諧回路電感

2．用長(zhǎng)度1/2的開路線作調(diào)諧回路

長(zhǎng)線理論表明，小于λ/4的終端開路線，其輸入阻抗為電容性，即它可等效為一電容使用；而大于λ/4的終端開路線，其輸入阻抗為電感性，即它可等效為一電感使用。其原理電路如圖2.28所示。圖2.28λ/2開路線加縮短電容作選頻回路的原理與實(shí)例2.6.1混頻變換的基本過(guò)程

混頻變換是高頻調(diào)諧器的主要作用之一，本節(jié)將主要介紹混頻變換的基本原理。

高頻調(diào)諧器的組成框圖如圖2.29所示，混頻器前后信號(hào)的頻譜情況及各主要點(diǎn)信號(hào)的幅值也在圖中清楚地標(biāo)出。2.6混頻變換電路原理圖2.29高頻諧調(diào)器的組成及頻譜變換2.6.2AFC的作用及組成框圖

為了保證彩色電視接收機(jī)中彩色圖像能正確、穩(wěn)定、不失真的重顯，要求高頻調(diào)諧器的本振頻率偏移在0.05%～0.1%以下(黑白電視接收機(jī)高頻調(diào)諧器的本振頻率偏移可在0.2%左右)，即500MHz的本振信號(hào)頻率只允許偏移250～500kHz，這個(gè)指標(biāo)是較苛刻的。圖2.30彩色電視接收機(jī)中AFC組成框圖2.7.1聲表面波濾波器(SAWF)及預(yù)中放

聲表面波濾波器是集成化的集總參數(shù)濾波器件，其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠、不用調(diào)整；缺點(diǎn)是有一定損耗，需用預(yù)中放加以補(bǔ)償。

1．SAWF的電路符號(hào)與結(jié)構(gòu)示意圖

典型的聲表面波濾波器的電路符號(hào)及其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.31所示。2.7中頻濾波電路原理圖2.31表面波濾波器的電路符號(hào)及結(jié)構(gòu)示意圖

2．SAWF與預(yù)中放電路舉例

為了補(bǔ)償SAWF的插入損耗，在電視接收機(jī)中放通道SAWF前一般要加預(yù)中放電路，其常見電路如圖2.32所示。順便指出，無(wú)論是在黑白電視接收機(jī)中，還是在彩色電視接收機(jī)中，這一部分電路很多均為分立元件式的。其中圖2.32(a)為一單調(diào)諧放大電路，電感Ll與SAWF的輸入電容等組成單調(diào)諧回路；圖2.32(b)為RC寬頻帶預(yù)中放電路。圖2.32SAWF與預(yù)中放電路實(shí)例2.7.2螺旋濾波器

在不少彩色電視接收機(jī)中，中放級(jí)之前的集總濾波器(中放