第6章 电视信号接收与显示原理

1、第第6章章 电视信号接收与显示原理电视信号接收与显示原理v黑白电视接收机分三大部分：通道部分、扫描部黑白电视接收机分三大部分：通道部分、扫描部分、电源部分。分、电源部分。黑白电视接收机原理框图黑白电视接收机原理框图6.1 模拟电视信号的接收模拟电视信号的接收PAL彩色电视接收机的组成彩色电视接收机的组成信号通道信号通道高频调谐器高频调谐器中频放大器中频放大器伴音通道伴音通道图像通道（图像通道（PALD解码器）解码器）亮度通道亮度通道色度通道色度通道副载波恢复电路副载波恢复电路解码矩阵解码矩阵自动色度控制（自动色度控制（ACC），自动消色器（），自动消色器（ACK）等）等扫描电路扫描电路同步分离

2、同步分离行、场扫描电路行、场扫描电路电源电源低压开关电源低压开关电源高压、中压整流电源高压、中压整流电源主控系统主控系统红外遥控红外遥控微处理器微处理器 天线高频调谐器中放伴音检波图像检波视频前置同步分离伴音放大限幅ARC电 路、鉴频器鉴相器低放亮度放大带通放大自动色度控制(ACC)色同步选通放大消色亮度延迟PAL识别副载波晶振电子开关DLV同步检波U同步检波R-Y放大B-Y放大90移相扬声器解码矩阵R输出G输出B输出PALD解码器彩色显像管偏转线圈220V交流开关稳压电 源直流扫描电路高压、中压整流节目存储本机键盘遥控接收遥控发送微控制器接口电路亮度控制饱和度控制屏幕显示音量控制开/关机控制

3、静音AV/ TV遥控系 统图6-4 P A L 制 彩 色 电 视 接收机方框 图频道选择副载波吸收PIFLOpfff SIFLOSfff pfsf3831.5LOf输入输入电路电路高频高频放大放大混频混频本振本振电调谐电调谐PIFSIF输号输号FN入入信信的的信信噪噪比比出出信信的的信信噪噪比比32111211FFFFPPPNNNNKKK对于对于VHF频段：频段： Ch1 f fmin = 52.5MHz Ch12 f fmax = 219MHz需调谐回路的覆盖系数为：需调谐回路的覆盖系数为： 则要求变容二极管的变容比为：则要求变容二极管的变容比为：目前器件尚达不到，所以单从调整变容二极目前

4、器件尚达不到，所以单从调整变容二极管电压覆盖管电压覆盖1-12频道是不可能的，故设计电频道是不可能的，故设计电路如右。开关路如右。开关K打到打到-4V时，开关二极管导时，开关二极管导通，电感线圈短路，电感量减小，对应高频通，电感线圈短路，电感量减小，对应高频段（段（6-12频道）；频道）；开关开关K打到打到+12V时，开关二时，开关二极管截止，电感量较大，对应低频段（极管截止，电感量较大，对应低频段（1-5频频道）。这样变容二极管变容比降低。这在电路上道）。这样变容二极管变容比降低。这在电路上有一个三联开关。有一个三联开关。1-5 6-12 UHFW用来选台，若用来选台，若+30V没有，则收没

5、有，则收不到台。不到台。K用来频段选择。用来频段选择。VD为为开关二极管。开关二极管。VDB为变容二极管。为变容二极管。 v vfPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下以下约约5MHz-50dB以下以下f表示接收机图像中频准确地对应于表示接收机图像中频准确地对应于A A点（斜线的中点）点（斜线的中点）所所希望的平滑的幅频特性；希望的平滑的幅频特性；表示接收机中频对应于表示接收机中频对应于B点点高频衰减；高频衰减；表示接收机中频对应于表示接收机中频对应于C点点高频加强，低频相对减弱。高频加强，低频相对减弱。中放幅频特性的数学

6、分析中放幅频特性的数学分析( ) 00001cos2cos 2coscossinsincmmcmmmmu tUtUtUUttUt t 00( ) 000000000011cos1cos1cos2211coscoscos2211coscos22coscossinsin（ ）（ ）- cmmmmmmcmmmmmmmmmmcmmmmmu tUtUtUtUtUtUtUtUtUUtt Ut t 输入输入 IDT输出输出 IDT负载负载信号源信号源SAW压电介质基片压电介质基片吸声材料吸声材料吸声材料吸声材料电电声声/声声电转换电转换IDT6.2.3 001101100 ( )coscossinsin(

7、)cos1( )( ) ( )coscos 2cos21 sinsin 2sin2cmmmmmSDcmmmmmu tUUttUttu tUtutKu t u tKU UUttKUtt双边带部分的中频放大：准同步检波：限幅限幅放大器放大器模拟模拟乘法器乘法器低通低通滤波器滤波器图像中频信号图像中频信号视频信号视频信号( )u t1( )u t1100211( )coscossinsin2201( )cos2( )coscossinsinSDcmmmmmSDcmmcmmmmutKU UUtKUtutKU UUtu tUUttUtt滤除 次谐波分量：调整外接调谐回路，使 ，得检波输出：通过后续电路的

8、钳位和增益调整可完全复原视频信号。单边带部分的中频放大：类似上面的证明，得到与双边带部分一样的检波输出。6.3.1 亮度信号处理亮度信号处理scfscfec(t)+eb(t) 色同步色同步选通选通鉴相器鉴相器低通低通压控压控晶振晶振副载副载频放频放大大移相移相半行频半行频选通放选通放大大双稳双稳PAL开关开关移相移相U检波检波V检波检波+90-900180090行同步脉冲行同步脉冲ACCACKPAL识别信号识别信号（P脉冲）脉冲）0-900001800+90090000180eb(t)ERcRCE06.4.3 行输出电路T1 行推动变压器行推动变压器； LH行偏转线圈行偏转线圈；VT行输出管行

9、输出管； LT行线性调节器行线性调节器；VD阻尼二极管阻尼二极管； C逆程电容逆程电容；CsS形校正电容形校正电容； T2 行输出变压器行输出变压器。 LLHLT T1T2CsLHLTCVDVT+ELTHt /2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效电路等效电路1218102rHtcmrTL CusTuEEET fs=4fsc降低由于量化产生的副载波的高次谐波与采样频率产生的降低由于量化产生的副载波的高次谐波与采样频率产生的差拍对亮度信号的干扰。差拍对亮度信号的干扰。fs-2fsc=2fscfmax无影响无影响fs-3fsc=fsc色度差拍干扰落入亮度

10、频谱空隙色度差拍干扰落入亮度频谱空隙fs-4fsc0能量很小，可忽略能量很小，可忽略122HZ2HZ12PALieceeceYUV2sinsct2cossctYYvuf(1)HnfHnf( )H f( )sin 2HH ff f 根据传输信道的不同，数字电视分为卫星、有线和地面广根据传输信道的不同，数字电视分为卫星、有线和地面广播三种不同的类型，分别采用适应传输媒体特性的不同的信播三种不同的类型，分别采用适应传输媒体特性的不同的信道编码及调制方式。每一种类型又有道编码及调制方式。每一种类型又有ATSC、DVB和和ISDB等等不同的制式。不同的制式。从数字电视信号的接收来看，它们在视频、音频、数

11、据的从数字电视信号的接收来看，它们在视频、音频、数据的解复用方面和视频信源解码方面都是相同的解复用方面和视频信源解码方面都是相同的 ，不同类型数字，不同类型数字电视信号的接收主要是在信道解码和解调方式上有区别。电视信号的接收主要是在信道解码和解调方式上有区别。 调谐器调谐器IF滤波滤波及同步及同步检测检测同步及定时同步及定时干扰干扰抑制抑制信道信道均衡均衡去交去交织织物物理理接接口口相位相位跟踪跟踪格形格形解码解码RS译码译码去随去随机化机化去去MPEG解复用解复用VSB接收机信道解码和解调部分方框图接收机信道解码和解调部分方框图调谐器：两个中频的双转换型调谐器，第一中频频率为调谐器：两个中频

12、的双转换型调谐器，第一中频频率为920MHz，第二中频频率为，第二中频频率为44MHz。信道滤波和信道滤波和VSB载波恢复：用载波恢复：用FPLL(Frequency and Phase Locked Loop)电路由导频信号实现载波恢复。电路由导频信号实现载波恢复。段同步和符号时钟恢复：由段同步和符号时钟恢复：由A/D转换器将同步和数据复合基带转换器将同步和数据复合基带信号转换为数字信号。由信号转换为数字信号。由PLL（锁相环）提供一个规则的（锁相环）提供一个规则的10.76MHz符号时钟。由一个符号时钟。由一个4符号同步相关器实现数据段同步符号同步相关器实现数据段同步检测。检测。数据场同步

13、检测：每个接收的数据段与接收机中场数据场同步检测：每个接收的数据段与接收机中场#1和场和场#2基准信号逐符号地进行差值运算。基准信号逐符号地进行差值运算。信道均衡器：根据场同步数据段中的信道均衡器：根据场同步数据段中的PN511和和PN63伪随机训伪随机训练序列练序列 ，用自适应线性数字滤波器进行信道均衡，抑制码间干用自适应线性数字滤波器进行信道均衡，抑制码间干扰扰 。相位跟踪环：通过附加的判决反馈环路，进一步去除中频相位跟踪环：通过附加的判决反馈环路，进一步去除中频PLL中尚未完全消除的相位噪声中尚未完全消除的相位噪声 。其他部分参见第章其他部分参见第章 6.6.2 数字卫星电视信号的接收数

14、字卫星电视信号的接收 Ku波段波段 6.6.3 数字有线电视信号的接收数字有线电视信号的接收数字有线电视信道解码数字有线电视信道解码 来自有线电视前端的来自有线电视前端的VHF波段波段(48.5350MHz)数字信号，在数字信号，在接收机调谐器中转换为接收机调谐器中转换为36.15MHz的中频，送入中频接口。的中频，送入中频接口。 机顶盒：用模拟电视收看数字电视广播的附加设备。机顶盒：用模拟电视收看数字电视广播的附加设备。包括信道解码和信源解码两部分。包括信道解码和信源解码两部分。解复用器：从解复用器：从TS流中筛选出所收看节目的流中筛选出所收看节目的PES流。流。视频解码器：对视频解码器：对

15、PES流进行流进行MPEG-2解码。解码。PAL/NTSC编码器和编码器和D/A转换器：将转换器：将YUV数据转换为数据转换为模拟全电视信号。模拟全电视信号。调谐器信道解码器解复用器视频解码器音频解码器CPUPAL/NTSC编码器图形叠加遥控器系统内存Flash/EEPROM解码缓存外设接口SmartCard,遥控接收中频TSAudioPES音频输出视频输出VideoPES信道部分信源部分地面/有线/卫星D/AI2CD/A 数字电视机顶盒的结构示意图数字电视机顶盒的结构示意图 声像同步声像同步为了保证解码器声音与图像的精确同步，编码器在视频为了保证解码器声音与图像的精确同步，编码器在视频PES

16、包、音频包、音频PES包和传送流中都插入了定时信息。包和传送流中都插入了定时信息。 传送流解复用传送流解复用一路传送流由多路一路传送流由多路PES包组成，传送流解复用就是从传送流中分离出各路包组成，传送流解复用就是从传送流中分离出各路PES包的过程。解复用器的工作原理是从输入的传送流中过滤出那些包的过程。解复用器的工作原理是从输入的传送流中过滤出那些PID为特定值的包，并将其有效内容输出到解码器专用的存储器中。图为特定值的包，并将其有效内容输出到解码器专用的存储器中。图 视频解码视频解码视频解码器主要由系统控制器、数据缓存器、变长解码器、游程解码器、视频解码器主要由系统控制器、数据缓存器、变长

17、解码器、游程解码器、系数产生器、宏块存储器、运动矢量产生器、运动补偿电路、系数产生器、宏块存储器、运动矢量产生器、运动补偿电路、IDCT、解码、解码控制器和参考帧存储器组成。图控制器和参考帧存储器组成。图 解码图像的后处理解码图像的后处理格式转换、逐行格式转换、逐行/隔行转换等隔行转换等 电子节目指南功能电子节目指南功能机顶盒的电子节目指南（机顶盒的电子节目指南（EPG，Electronic Program Guide）功能是显示）功能是显示在一段时间内各个频道上播出的节目的相关信息，并允许用户从中选择节在一段时间内各个频道上播出的节目的相关信息，并允许用户从中选择节目进行播放或录制。目进行播

18、放或录制。 PAT：PID为固定的为固定的0 x0000，给出本传送流中共给出本传送流中共包含几套节目，并给出每套包含几套节目，并给出每套节目对应的节目对应的PMT的的PID。PMT：列出该套节目中的：列出该套节目中的视频、音频等所在视频、音频等所在TS包的包的PID。CAT： PID为固定的为固定的0 x0001，给出条件接收授权，给出条件接收授权管理信息所在管理信息所在TS包的包的PID。NIT：给出广播网络中：给出广播网络中其他频道的调谐信息。其他频道的调谐信息。在在TS流中包含流中包含节目特定信息节目特定信息(PSI)，包括：，包括：节目关联表节目关联表(PAT)，节目映射表，节目映射

19、表(PMT)，条件接收表，条件接收表(CAT)，网络信息，网络信息表表(NIT)。传送流的内容节目1PMT PID 0 x0080节目2PMT PID 0 x0081PMT PID NITPMT PID 0 x0020节目1的内容PCRPID 0 x0100视频PID 0 x0100音频1PID 0 x0101音频2PID 0 x0102PID= 0 x0000PMTPID= 0 x0080PID ECMPID 0 x0090节目2的内容PID PMTPID= 0 x0081PAT系统控制器数据缓存器变字长解码器游程解码器系数产生器宏块存储器解 码 控 制 器运动矢量产生器参考帧存储器运动补偿

20、IDCT视频PES视频流解码参数视频YUV视频解码器系统框图视频解码器系统框图BCM7115DCF8721传送流前面板RS232BCM441310/100EthernetEBI总线10/100BaseTxIDE系统内存S端子、复合视频分量视频（YCrCb）数字音频 （SPDIF）模拟音频（左/右声道）SmartCardFlashUSBHDDI2CDVD-RW机顶盒的系统框图机顶盒的系统框图 信道解码信道解码上网功能上网功能信源解码信源解码 硬盘录像功能硬盘录像功能USB接口接口SDTV机顶盒硬件系统举例：机顶盒硬件系统举例：预选取可控增益混频器声表面波滤波器可控增益放大器43MHz低通滤波器低

21、通滤波器低通滤波器第一本振锁相环天线环通28.8MHz晶体射随器A/D均衡器与AGCI2C转发器射随器QAM解调前向纠错第一中频IF1=36MHzIF1IF1IF1IF1IF1接收范围87894MHz天线输入TV输出射频部分数字部分模拟中频信号I2C信号TS接口I2CSTV0297调谐器AGC电压中放AGC电压调谐器AGC控制信号中放AGC控制信号DCF8721信道解码器的系统框图信道解码器的系统框图带10bit精度A/D的1024/256/64QAM带内解调器PAL/NTSC模拟视频解码器带6bit精度A/D的带外QPSK解调器功率放大器/镜像消除滤波器带10bit精度A/D的突发式QPSK

22、到256QAM调制器用于FEC去交织的SRAMPOD/CA接口DVB/DES解扰器、ICAMDAVIC 1.2/1.5MAC支持PVR的带内/带外DigiCipher2/DVB传送流处理器传送流再复用器仲裁器/存储器控制MPEG-2/DigiCipher2视频解码器Musicam/Dolby AC-3音频解码器V.90 MODEM接口Ultra DMAIDEUSB主控器MIPS32 CPU200 MHzBTSC解码器带滤波器和缩放器的Broadcom2D/3D图形系统PaxelTM矢量RISC协处理器带4路D/A的NTSC/PAL视频编码器模拟3/4频道调制器带立体声D/A的PCM音频引擎外设

23、接口：红外发射/接收、IRDA、UART、SPI和I2C主控器、计数器、GPIO、LED、小键盘等Broadcom前端技术33/44 MHz中频CVBS输入70130 MHz066 MHzPOD接口 ISO7816EBI总线DDRSDRAM3/4频道输出CVBSS端子/RGB立体声输入立体声输出SPDIF传送流端口（1394、外部CA）电话线接口/编解码器硬盘USB外设BCM7115系统框图系统框图 条件接收即插即用设备驱动屏显遥控文件系统Flash/EEPROMMPEG编码器智能卡网络设备驱动网络协议视频解码实时时钟用户菜单EPG块设备驱动节目数据库交互功能上网功能图形库节目接收PVR媒体服

24、务业务信息解析音频解码解复用前端应用程序功能模块驱动程序机顶盒软件模块的依赖关系 第第6章习题章习题6.1 电视接收机对高频调谐器与中放的增益和频率特性有何要电视接收机对高频调谐器与中放的增益和频率特性有何要求？求？6.2 在彩色电视接收机中，同步信号与图像信号在哪一功能电在彩色电视接收机中，同步信号与图像信号在哪一功能电路中依据什么原理被分离开？亮度和色度信号在什么电路中依路中依据什么原理被分离开？亮度和色度信号在什么电路中依据什么原理被分离开？据什么原理被分离开？6.3 电视接收机中行、场扫描电路如何与摄像端同步？行与场电视接收机中行、场扫描电路如何与摄像端同步？行与场的同步方法有什么区别

25、？的同步方法有什么区别？第第6章习题解答章习题解答6.1 电视接收机对高频调谐器与中放的增益和频率特性有何要电视接收机对高频调谐器与中放的增益和频率特性有何要求？求？答：答：（1）电视接收机对高频调谐器增益的要求：）电视接收机对高频调谐器增益的要求：25dB。（2）电视接收机对中放增益的要求：分立器件：）电视接收机对中放增益的要求：分立器件：6070dB，集成电路：集成电路：4050dB。（3）电视接收机对高频调谐器频率特性的要求：）电视接收机对高频调谐器频率特性的要求：输入电路能接收输入电路能接收VHF频段（频段（48MHz223MHz）和）和UHF频段频段（470MHz960MHz）的高频电视信号，对于所接收的频道具有）的高频电视信号，对于所接收的频道具有良好的选择性和通频带。高放电路的通频带与电视信号频带相良好的选择性和通频带。高放电路的通频带与电视信号频带相适应，有足够的线性动态范围。本振频率稳定。适应，有足够的线性动态范围。本振频率稳定。 0.75 0.750dB-6dB -3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下以下约约5MHz-50dB以下以下fMHz-30dB以下以下（4）电视接收机对中放频率特性的要求：幅频特性与）电视接收机对中放频率特性的要求：幅频特性与VSB调制调制方式相适应，使双边带与单边带传送部