模拟电视广播系统

1、第第4 4章章 广播电视广播电视 第第4章章 广播电视广播电视 4.1 电视广播发送系统电视广播发送系统 4.2 电视广播接收系统电视广播接收系统 思考题思考题和习题和习题 第第4 4章章 广播电视广播电视 4.1 电视广播发送系统电视广播发送系统 地面广播的发射天线常置于广播区域的制高点上， 例如山顶或高楼顶上， 以扩大电视广播的覆盖区域。 图4-1是地面广播示意图， 多台摄像机的全电视信号送到中心控制室进行切换、 编辑和处理。 第第4 4章章 广播电视广播电视 处理后的彩色全电视信号送到电视图像发射机， 对高频载波进行调幅， 形成调幅信号。 电视的伴音也同时经过话筒变为相应的音频信号， 经

2、过伴音控制台中的增音机放大和处理后， 送到电视伴音发射机， 对高频载波进行调频， 形成伴音的调频信号。 电视图像的调幅信号和电视伴音的调频信号分别进行功率放大后通过双工器， 一起送到电视发射天线， 向外发送带有电视信号的无线电波。 电视机从天线接收到无线电波后解调为全电视信号和伴音信号， 电视信号经处理后在荧光屏上显示图像； 伴音信号经放大后推动扬声器放音。 第第4 4章章 广播电视广播电视 图 4-1 地面广播示意图 演播室控制室切换、编辑、控制、调音图像发射机双工器发射台电视机伴音发射机第第4 4章章 广播电视广播电视 4.1.1 射频电视信号 图像信号和伴音信号频率比较低， 不能直接向远

3、距离传送， 必须将它们分别调制在频率较高的载频上， 然后通过天线发射出去。 图像信号采用调幅方式， 伴音信号采用调频方式， 调制后的图像信号和伴音信号统称为射频电视信号。 1. 负极性调制 用负极性的图像信号对载频进行调制， 称为负极性调制； 用正极性的图像信号对载频进行调制， 称为正极性调制， 如图4-2所示。 第第4 4章章 广播电视广播电视 图 4-2 电视信号的调制极性 (a) 负极性图像信号； (b) 正极性图像信号； (c) 负极性调幅信号； (d) 正极性调幅信号 同步顶电平黑色电平白色电平100%25%10%12.5%(a)(b)(c)(d)第第4 4章章 广播电视广播电视 我

4、国电视标准规定， 图像信号采用负极性调幅。 因为负极性调幅有下列优点： (1) 节省发射功率 一般图像中亮的部分比暗的部分面积大， 负极性调幅波的平均电平比正极性调幅波的平均电平低， 因此负极性调制的平均功率比正极性调制小。 (2) 干扰不易被察觉 干扰信号通常是以脉冲形式叠加在调幅信号上， 结果调幅波包络电平增高， 负极性调制时干扰信号解调后在屏幕上显示为黑点， 不易被察觉。 第第4 4章章 广播电视广播电视 (3) 便于实现自动增益控制 负极性调幅波的同步顶电平就是峰值电平， 便于用作基准电平进行信号的自动增益控制。 我国电视标准规定， 彩色全电视信号的辐射电平： 同步脉冲顶为100%载波

5、峰值， 消隐电平为72.5%77.5%载波峰值， 黑电平与消隐电平的差为05%载波峰值， 峰值白电平为10%12.5%载波峰值。 第第4 4章章 广播电视广播电视 2. 残留边带发射 图像信号的最高频率为6 MHz， 调幅波频谱宽度为12 MHz， 如图4-3所示。 频带越宽， 电视设备越复杂， 在固定频段内电视频道数目越少， 所以必须压缩频带宽度。 由于载频不含信息， 上、 下边带携带的信息相等， 因此可以考虑单边带发送， 但为了便于图像传输， 地面广播采用残留边带发送方式， 即对00.75 MHz图像信号采用双边带发送， 0.756 MHz图像信号采用单边带发送。 第第4 4章章 广播电视

6、广播电视 图 4-3 调幅波频谱 图像载频fP6下边带上边带fPfP6fP / MHz第第4 4章章 广播电视广播电视 在发送端是用残留边带滤波器来实现残留边带提取的， 接收机中的幅频特性必须与之相对应， 接收机是由中频放大器的特殊形状的频率特性曲线来保证图像不失真的。 采用残留边带调制后， 射频电视信号的带宽压缩为8 MHz， 如图4-4所示。 0.751.25 MHz是发射机残留边带滤波器的衰减特性所造成的。第第4 4章章 广播电视广播电视 图4-4 残留边带信号频谱 伴音载频图像载频f / MHz上边带80.251.256.5滤去0.75第第4 4章章 广播电视广播电视 3. 伴音调频

7、电视伴音采用调频制。 调频信号可以用限幅来去掉叠加在调制信号上的干扰， 以获得较高的音质， 伴音采用调频制还可以减小伴音对图像的干扰。 调频波的频谱比较复杂， 频带也宽得多。 伴音调频信号的频带宽度BWFM可用下式近似计算： BWFM=2（fmax+Fmax） （4-1） 式中， fmax为最大频偏,Fmax为伴音信号最高频率。 我国电视标准规定， fmax=50 kHz, 若Fmax=15 kHz， BWFM=2（50+15）=130 kHz。 第第4 4章章 广播电视广播电视 4.1.2 电视频道的划分 我国电视频道在甚高频(VHF)段共有12个频道， 在特高频(UHF) 段共有56个频道

8、， 如表4-1所示。 第第4 4章章 广播电视广播电视 表4-1 我国电视频道表 第第4 4章章 广播电视广播电视 第第4 4章章 广播电视广播电视 4.1.3 地面广播电视发射机 广播电视发射机将彩色全电视信号和伴音信号调制在射频载波上， 通过天线以高频电磁波方式传播出去。 射频载波均采用米波波段(甚高频VHF频段)和分米波波段(特高频UHF频段)。 电视发射机是由图像发射机和伴音发射机组成的， 称为双通道电视发射机。 电视发射机由图像与伴音共用一部发射机，称为单通道电视发射机。 图4-5是它们的组成原理方框图。 第第4 4章章 广播电视广播电视 图 4-5 电视发射机组成原理方框图(a)

9、双通道电视发射机； (b) 单通道电视发射机 31.5 MHz全电视信 号伴音信号放大箝位微分相位校正图像中频调幅残留边带滤波群延迟、微分增益校正图像混频图像功放38 MHz中频晶体振荡器本机振荡双工器伴音功放伴音混频伴音中频混频6.5 MHz伴音调频伴音放大(a)第第4 4章章 广播电视广播电视 图 4-5 电视发射机组成原理方框图(a) 双通道电视发射机； (b) 单通道电视发射机 31.5 MHz全电视信 号伴音信号(b)放大箝位微分相位校正图像中频调幅残留边带滤波群延迟、微分增益校正本机振荡38 MHz中频晶体振荡器伴音放大6.5 MHz伴音调频伴音中频混频图像、伴音混合混频音、像功

10、放第第4 4章章 广播电视广播电视 比较两种组成方框图可以看出， 图像信号均在38 MHz中频进行调幅， 这样有一个较大的优点， 就是发射机工作在任何一个频道， 其前端电路是相同的， 便于生产。 中频调幅器的工作电平较低， 对信号的处理与校正比较方便， 所以残留边带滤波和微分增益校正放在中频进行。 不同工作频道的残留边带滤波电路是相同的， 残留边带滤波器引入的群时延误差也在中频进行校正， 可以获得良好的校正效果。 第第4 4章章 广播电视广播电视 残留边带滤波后电视信号两个边带不对称， 在高频功率放大器中容易引起微分增益失真， 微分增益失真在视频校正比较麻烦， 所以在中频进行校正。 伴音信号调

11、制在第二伴音中频6.5 MHz上， 再与38 MHz混频， 能比较方便地获得伴音中频31.5 MHz信号。 第第4 4章章 广播电视广播电视 双通道发射机在高频功率放大器之后， 采用双工器来防止图像与伴音信号相互窜扰， 由于发射机、 馈线和天线间的良好匹配， 因此能保证高频信号能量高效、 优质传输。 单通道发射机的图像、 伴音中频信号混合后， 一起变频、 一起功率放大、 一起发射， 故设备较简单。 我国电视标准规定伴音载频在同一频道中比图像载频高6.5 MHz。 为了保证图像与伴音能有同样的覆盖面积， 图像峰值功率与伴音载频功率之比为5 1左右， 在单通道发射机中它们的功率比为10 1。 第第

12、4 4章章 广播电视广播电视 4.2 地面电视广播接收系统 图4-6是彩色电视机的方框图， 主要包括高频调谐器、 中放与检波、 伴音通道、 PAL解码器、 同步与扫描、 遥控系统6部分。 第第4 4章章 广播电视广播电视 图 4-6 PAL彩色电视接收机方框图 输入电路R全电视信号本振高频调谐器BG中放检波伴音通道同步与扫描PAL解码五步信号处理见图3-21微控制器亮度控制色饱和度控制接口电路屏幕显示音量控制电源控制节目存储遥控系统静音AV/TV本机键盘红外接收红外发送高频放大混频伴音中放中频放大AGC电路同步分离同步放大AFPC电路积分电路场振荡器场激励级场输出级行振荡器行激励级行输出级会聚

13、高压中压视频检波视频前置ANC电路PAL解码限幅鉴频低频放大第第4 4章章 广播电视广播电视 1. 高频调谐器 高频调谐器又称高频头， 它有选择频道、 放大信号、 变换频率的功能。 天线和输入电路的作用是选择所要接收频道的微弱电视信号， 由高频放大器进行有选择性的放大， 再与本振输出的频率较高的正弦波混频得到中频信号。 高频调谐器有良好的选择性， 可以抑制镜像（比信号频率高2倍中频）干扰、 中频干扰和其他干扰信号。 隔离混频器与天线的耦合， 可以避免本振信号通过天线辐射出去而干扰其他接收机。第第4 4章章 广播电视广播电视 混频器把接收下来的不同频道的射频电视信号变换成固定频率的中频信号。 我

14、国规定图像中频为38 MHz， 第一伴音中频为31.5 MHz， 后面的中频放大器因频率固定能获得良好的选择性及较高的增益。 一般高频调谐器的总增益约为20 dB。 第第4 4章章 广播电视广播电视 2. 中放与检波 中频放大器将高频调谐器送来的图像中频信号和第一伴音中频信号进行放大， 其主要任务是放大图像中频信号， 对伴音中频信号的放大倍数很小， 因此经常把中频放大器称为图像中放。 中放是整个电视接收机主要的放大单元， 要求增益在60 dB以上。 为适应残留边带发送， 抑制干扰， 中放特性曲线是特殊形状的， 这由声表面波滤波器（SAWF）一次形成。 第第4 4章章 广播电视广播电视 视频检波

15、器的第一项任务是从中频图像信号中检出视频图像信号， 一般用大信号检波即包络检波。 视频检波器的第二项任务是利用二极管的非线性， 由图像中频和伴音中频差拍产生6.5 MHz的第二伴音中频信号。 第第4 4章章 广播电视广播电视 检波器的输出信号要提供给PAL编码器、 同步分离电路、 自动增益控制（AGC）电路和伴音中放电路， 所以先进行视频前置放大以增强其负载能力。 从天线到视频预置放大称为（图像和伴音的）公共通道。 自动噪波抑制（ANC）电路的功能是自动抑制干扰脉冲， 以免影响同步分离电路正常工作。 常用方法是把干扰脉冲分离出来， 倒相后再叠加到原信号上去， 从而抵消干扰脉冲。 自动增益控制(

16、AGC)电路的功能是检出一个随输入信号电平而变化的直流电压， 去控制中频放大器和高频放大器的增益， 以保持视频检波输出幅度基本不变。 第第4 4章章 广播电视广播电视 3. 伴音通道 从视频前置放大取出的6.5 MHz第二伴音中频信号被送到伴音中频放大器， 经放大、 限幅后送至鉴频器进行频率检波， 检出音频信号， 再进行低放， 最后在扬声器得到电视伴音。 4. PAL解码器 PAL解码器详见3.3.6节PAL解码器和图3-21所示的PAL解码器方框图。 第第4 4章章 广播电视广播电视 5. 同步与扫描电路 视频图像信号经ANC电路消除干扰脉冲后被送到同步分离电路， 分离出复合同步信号。 复合

17、同步信号放大后经积分电路分离出场同步信号， 场同步信号再去控制场振荡器产生的锯齿波信号与发送端同步， 场锯齿波信号经场推动级和场输出级的放大， 在场偏转线圈中产生场扫描电流。 第第4 4章章 广播电视广播电视 为了提高行扫描电路的抗干扰性， 现代电视接收机都采 用自动频率相位控制(AFPC)电路。 复合同步信号直接加入AFPC电路的鉴相器， 与行振荡信号比较。 如果两者的频率和相位存在差别， 则输出与误差成比例的电压来控制行振荡器的频率和相位与发端同步， 由于AFPC电路中低通滤波器的作用， 行同步的抗干扰性增强。 第第4 4章章 广播电视广播电视 与发送端同步的行振荡信号经行推动级和行输出级

18、放大， 在行偏转线圈中产生行偏转电流。 行扫描逆程脉冲经升压与整流得到显像管需要的高压、 中压以及视频放大电路（与PAL解码器基色矩阵合在一起）需要的电压。 彩色显像管的附属电路包括会聚、 几何畸变校正、 白平衡调整、 色纯调整、 消磁等电路。 第第4 4章章 广播电视广播电视 6. 遥控系统 遥控系统由本机键盘、 节目存储器、 红外遥控发射器、 红外接收器、 微控制器和接口电路等组成。 本机键盘位于电视机面板上， 用户通过本机键盘操作， 完成对电视机的选台、 预置或各种功能控制。 第第4 4章章 广播电视广播电视 红外遥控发射器上键盘的作用基本上和本机键盘相似， 所不同的是它可以远离电视机，

19、通过红外光指令信号控制电视机。 当按下红外遥控器的某个键时， 遥控器内的编码器输出一组相应的二进制代码， 并调制在38 kHz载波上， 再去调制红外发光二极管， 变成红外遥控指令信号发射出去。 安装在电视机面板后面的红外接收器中的红外光敏二极管接收到红外遥控指令信号后， 经放大、 检波、 整形得到指令的二进制代码， 送至微控制器进行译码， 识别出控制的种类和内容， 据此发出相应信号， 通过接口电路去调整电视机。 第第4 4章章 广播电视广播电视 节目存储器采用电可擦可编程只读存储器(EEPROM)， 用来存储若干个频道的调谐电压数据、 各种功能控制参数等， 也存储最后收看电视节目信息， 包括频

20、道号、 TV/AV状态、 音量、 亮度、 对比度、 色饱和度等。 微控制器是遥控系统的核心， 由8 bit的算术和逻辑运算器、 各种寄存器、 电压或频率综合器、 RAM(数据存储器)、 ROM(固化了全部选台、 预置和各种功能控制程序)、 IO端口、 指令译码器、 总线、 主时钟等组成。 与外围电路一起执行用户的遥控指令， 如选台、 预置、 音量、 亮度等各种功能控制。 第第4 4章章 广播电视广播电视 接口电路将微控制器送来的各种功能控制指令码， 经过译码、 DA转换为64级模拟量控制电压， 再去控制音量、 亮度、 色饱和度、 电源等。 第第4 4章章 广播电视广播电视 思考题和习题思考题和

21、习题 1. 填空题 (1) 调制后的图像信号和伴音信号统称为_电视信号， 图像信号采用_方式， 伴音信号采用_方式。 (2) 地面广播采用_发送方式， 即对_MHz图像信号采用双边带发送， _MHz图像信号采用单边带发送。 第第4 4章章 广播电视广播电视 (3) 我国电视频道在_(VHF)段共有_个频道， 在_(UHF) 段共有_个频道。 (4) 我国电视标准规定伴音载频在同一频道中比图像载频高_MHz。 (5) 我国规定图像中频为_MHz， 第一伴音中频为_MHz。 (6) 为了提高行扫描电路的抗干扰性， 现代电视接收机都采用_(AFPC)电路。 第第4 4章章 广播电视广播电视 2. 选择题 (1) 我国电视标准规定， 图像信号采用（ ）。 正极性调幅 负极性调幅 正极性调频 负极性调频(2) 我国电视标准规定， 射频电视信号的带宽为（ ）。 6 MHz 6.5 MHz 8 MHz 12 MHz(3) 我国电视标准规定， 图