模拟电视技术 (1).doc

模拟电视技术原理讲解 以PAL制的声画信号的转换原理为例 电视显示的主要原理就是如何把模拟的数字信号转化为图像。以前我们看的是黑白电视，随着科技的发展，现在彩色电视已经走进了千家万户。说道彩色电视的成像原理，我们就不得不提到彩色制式。彩色电视制式就是实现彩色电视所采用的具体方法，也就是对色彩电视信号进行加工、处理和传输的特定方式。一、彩色制式的基本内容 为了把三基色电信号由发送端传输到接收端 以实现彩色电视和之前的黑白电视之间的兼容，彩色电视制式必须具有如下特点： 1.兼容制彩色电视信号中必须有亮度信号和色度信号两部分，而且两者是相互独立的。 2.彩色电视信号的频率特性应与黑白电视通道频率特性基本一致，应该有相同的频带的宽度，图像载频和伴音载频。 3.彩色电视和黑白电视应该有相同的扫描方式及扫描频率。相同的辅助信号及参数。 4.应尽可能的减小亮度信号和色度信号之间的相互干扰。而为了满足这些条件，实际操作中通常还会采取以下措施： 1.通过矩阵电路图产生独立的电路信号和色差信号。 2.依据大面积的着色原理压缩色度信号频带宽度 3.依据频谱交错原理实现亮度信号与色度信号共享6MHz带宽。在模拟电视技术中，通常是采取这样的方式措施对亮度信号和色度信号进行处理的，但在具体处理的环节上又有不同的技术措施。从而产生了不同的彩色制式。常见的彩色制式有NTSC制、PAL制和SECAM制三种。由于国内大多采取PAL制，今天就主要讲解PAL制的声画信号转换。PAL制是1962年联邦德国研制出来的。相对于其他两个制式，它具有如下特点： 1.对相位失真不敏感 2.多径接收对PAL制信号的影响小 3.梳状滤波器可以减少亮度和噪波对色彩的干扰 4.PAL制由于采用了1/4行频偏置和25Hz偏置来确定副载波，有效的实现了亮度信号和色度信号的频谱交错，保证了画质和兼容性。二、PAL制编码过程 PAL的编码是指将三基色信号彩色全电视信号的过程，PAL编码过程如图所示：首先把Vr，Vg，Vb（为简洁起见，将三信号标记为R,G,B）信号通过矩阵电路进行行线组合，形成亮度信号和经幅度压缩的两个色差信号Ur-y，Ub-y（记为R-Y,B-Y）。亮度信号：亮度信号是由基色信号按一定比例组合而成的。亮度方程Y=0.3R+0.59G+0.11B色差信号：色差信号是基色信号与亮度信号之差的信号，亮度信号与三基色信号间的关系为Y=0.3R+0.59G+0.11B 此方程称为亮度方程,由此不难得到三个色差信号与基色的关系为：R-Y=R-（0.30R+0.59G+0.11B）=0.70R-0.59G-0.11BG-Y=G-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R+0.41G-0.11BB-Y=B-（0.30R+0.59G+0.11B）=-0.30R-0.59G+0.89B在三个色差信号中，只有两个是独立的，任何一个色差信号都可以有另外两个色差信号得到。目前的电视系统中选用Y和（R-Y）,(B-Y)色差信号作为传输信号，主要由于G在亮度信号Y中的系数最大，（G-Y）信号最弱，抗干扰能力较差。在色度通道中，（R-Y），（B-Y）信号先经过1.3MHz带通滤波器限制带宽后，分别加入U平衡调幅器和V平衡调幅器与各自的副载波进行平衡调幅，并叠加形成色度信号F。其中U平衡调幅器中加入的负载波的相位为0，而加在V平衡调幅器的副载波的相位与加到U平衡调幅器的副载波的相位差是90，并逐行倒相，即+90和-90。它是把由彩色同步机产生的彩色副载波振荡电压先经90移相，再经过一个逐行倒相的PAL开关电路而形成的。这个逐行倒相的副载波振荡电压，加到V平衡调幅器，使它输出的已调信号Fv与已调信号Fu正交。色度信号：色度信号的形成在彩色电视系统中，为实现亮度与色度信号频谱交错，保证兼容胜必须把两个色差信号调制在一个合适的副载波上以形成色度信号，为此对两色差信号的调制采用正交平衡调幅方式。包含普通调幅、平衡调幅、正交平衡调幅。色度信号Fv和Fu的产生：在将两个色差信号分别对两个正交的副载波进行平衡调幅之前，先对其进行适当的幅度压缩，这是不失真传输所需要的。压缩后的色差信号分别用U和V表示，它们与压缩前的色差信号（R-Y）和（B-Y）的关系是：U=0.493（B-Y）;V=0.877（R-Y）式中0.493和0.877称为色差信号的压缩系数。色差信号(R-Y)和(B-Y)经幅度加权和频带压缩后,得到已压缩信号V和U， V和U再进行滤波。(1)压缩前后的V、U色差信号,对互相正交的副载波实现平衡调幅,所得的已调色度信号的两分量, FV与FU仍然是互相正交的。即使Fv分量要逐行倒相,仍与Fv保持正交关系。(2)色差信号是对彩色副载波进行平衡调幅,因此,具有平衡调幅波的特点。调制信号V或U经过零点时,已调波的相位将产生180相位移,其振幅由V与U的大小决定。对应调制信号为零的部分,已调波也为零。它不含有载波分量。(3)色度信号波形包络正比于两个色度分量合成矢量的模值。色度信号的相位取决于两个色度分量之比的反正切。 运用频谱交错原理，对压缩后的U、V信号分别对两个正交副载波sinsct和cossct进行平衡调幅，从而得到两个平衡调幅信号Fu=Usinsct； Fv=Vcossct。这两个平衡调幅信号频率相等，相差90，保持着正交关系，将二者相加便得到正交平衡调幅的色度信号，这就是逐行倒相正交平衡调制：F=Usinsct+VcossctF常被称为已调色差信号或色度信号。压缩后的色差信号V与+K脉冲混合后与+cossct副载波同时加入平衡调幅器，经平衡调幅电路输出已调色差信号+Fv和色同步信号的Fbu分量；色差信号U与-K脉冲混合后，对sinsct平衡调幅,得到已调色差信号Fu和色同步信号Fbu分量。以上二色度信号分量与色同步信号分量混合后，得到色度信号F和色同步Fb。为得到逐行倒相的正交副载波+cossct，需设置90移相、180倒相和PAL开关电路、逐行倒相的半行频（7.8kHz）开关控制信号。 U,V信号实际上是先加入K脉冲（色同步选脉冲），然后与K脉冲一起加到平衡调幅器的，其目的是形成色同步信号，这样合成额色度信号中就包括了色同步信号。 色同步信号：在电视系统中，由于对色度信号的处理采用用正交平衡调幅，因此在接收端对色度信号解调时必须首先恢复副载波，这个副载波由电视机本身产生。为使本机副载波与发送端同频同相，需要给接收机提供一个反映色副载波频率和相位的基准信号，该信号称为色同步信号。色同步信号通常由10个左右的副载波群组成，在扫描的逆程期间传送，并位于行消隐的后肩上。 由于PAL制中对V色度分量即FV进行了逐行倒相,所以在接收端还要使逐行倒相复原。也就是说,接收端必须分清哪一行是被倒过相的PAL行,哪一行是未经倒过相的NTSC行,如果把未倒相的NTSC行倒了相,而已倒相的PAL行却未将它倒回原状,则会使重现的彩色产生严重的失真。因此,要由色同步信号提供一个识别信号,用它来保证收、发两端的逐行倒相开关 (PAL开关)步调一致,即同步。由同步检波原理可知，要实现同步解调，关键是要有一个与色差信号调制时的副载波同频、同相的恢复副载波。由于色度信号中负载比已被平衡调制器所抑制，所以在彩色电视接收机中要设置一个副载波产生电路。为保证所产生的副载波与发端的副载波同频同相，需要发端在发送彩色全电视信号的同时发出一个能反映发端副载波频率与相位信息的信号色同步信号，以供电视接收机作为参考。PAL制彩色电视接收机在解调色度信号时,需要对PAL行送-cosSCt副载波,对NTSC行送+cosSCt副载波。要做到这一点,需要有一个识别PAL行与NTSC行的识别信号,即需要在发送端提供一个附加信号。色同步信号是由812个副载波周期组成的一小串副载波群，其出现周期与行周期相同，且位于行消隐的后肩上。 将色度信号F、色 同 步信 号Fb、亮 度 信 号Y与消隐信号A、同 步 信 号S混合后输出彩色全电视信号FBAS。三，PAL制解码过程把彩色全电视信号还原成三基色电信号的过程称为解码，解码是编码的逆过程。参于混合的各种信号均保持着独立性,也就是说,可用各种方法将它们一一分离。色度与亮度信号在时域重叠而在频域交错,色度与色同步在频域重叠而在时域交错,扫描用的同步与消隐信号在频域、时域均重叠,但在所处电平高低上有区别它们与图像信号在时域交错,互不干扰。伴音信号的分离方法及处