视频技术基础-第四章ppt课件

1、第四章第四章电视广播与视频信号的传输电视广播与视频信号的传输4.2 地面电视广播与传输地面电视广播与传输 模拟电视信号的传输模拟电视信号的传输 地面电视广播是将电视图像信号和伴音地面电视广播是将电视图像信号和伴音信号调制变换成射频信号以后，由发射天线信号调制变换成射频信号以后，由发射天线转换为电磁波通过无线信道在近地空间进行转换为电磁波通过无线信道在近地空间进行广播的一种传输方式。广播的一种传输方式。 4.2.1 视频图像信号的调制视频图像信号的调制 视频基带信号的带宽为06MHz，要对宽带信号进行调制，必须采用更高频率的载频。 载波频率范围：48.5958MHz其中分为三个频段15频道：49

2、.7585.25MHz米波波段）612频道：168.25216.25MHz1368频道：470958MHz分米波波段） 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RF）。 06MHz184.25MHz190.75MHzDS8 随着有线电视广播的发展，又在VHF频段安排了37个电视增补频道Z1Z37。总计共有93个电视频道。每个电视频道占有8MHz频率范围，伴音载波频率高于图像载波频率6.5MHz。 1. 残留边带调幅残留边带调幅 由于电视图像信号的频谱范围为由于电视图像信号的频谱范围为06MHz，如，如果采用普通双边带调幅，调幅波频谱宽度将达果采用

3、普通双边带调幅，调幅波频谱宽度将达12MHz，如下图。信号频带越宽，发射与接收设备，如下图。信号频带越宽，发射与接收设备越复杂，在有限的电视广播频段内能安排的频道越复杂，在有限的电视广播频段内能安排的频道数也越少。因而，需要对电视调制信号频带进行压数也越少。因而，需要对电视调制信号频带进行压缩。缩。 下边带下边带上边带上边带fPfP-6fP+6f/MHz调幅波频谱 采用单边带发送有以下弊端：采用单边带发送有以下弊端： 普通滤波器很难完全抑制掉双边带频普通滤波器很难完全抑制掉双边带频谱信号中的一个边带；谱信号中的一个边带； 如果完全抑制掉一个边带，会引起信如果完全抑制掉一个边带，会引起信号的相位

4、失真；号的相位失真； 不带载波的单边带信号在包络检波时不带载波的单边带信号在包络检波时解调失真大。解调失真大。残留边带调幅方法是：残留边带调幅方法是： 用电视图像信号对图像载波进行普通调用电视图像信号对图像载波进行普通调幅，然后用滤波器滤除双边带调幅信号的部幅，然后用滤波器滤除双边带调幅信号的部分下边带，得到保留有完整上边带和残留下分下边带，得到保留有完整上边带和残留下边带的残留边带信号，即对边带的残留边带信号，即对00.75MHz图像图像信号采用双边带发送，对信号采用双边带发送，对0.756MHz的图像的图像信号采用单边带发送，称为残留边带发送，信号采用单边带发送，称为残留边带发送，如下图。

5、如下图。上边带上边带滤去滤去0.751.256.50.258图像载频图像载频伴音载频伴音载频f/MHz残留边带信号频谱 在电视发射机中，图像信号先对图像载在电视发射机中，图像信号先对图像载波进行调幅，并加入伴音调频信号；然后，波进行调幅，并加入伴音调频信号；然后，通过残留边带滤波器产生所需要的残留边带通过残留边带滤波器产生所需要的残留边带信号。采用残留边带调幅后，射频电视信号信号。采用残留边带调幅后，射频电视信号的带宽压缩为的带宽压缩为8MHz。 2. 负极性调制负极性调制 用负极性的图像信号对载波进行调制，称用负极性的图像信号对载波进行调制，称为负极性调制，如下图。为负极性调制，如下图。调幅

6、调幅(a)(b)(c) 负极性调制（a a负极性图像信号；负极性图像信号；(b)(b)高频载波；高频载波；(c)(c)负极性调幅信号；负极性调幅信号； 负极性图像信号是同步脉冲朝向上方的图像信号，即图像亮度增加时图像信号的幅度减小；调制后的负极性调幅信号也保持这种反比关系，即图像亮度增加时载波信号的幅度减少。 我国电视标准规定，图像信号采用负极性调幅。负极性调幅有以下优点： （1节省发射功率：一般场景图像中亮的部分比暗的部分面积大，因而，负极性调幅波的平均电平比正极性调幅波的平均电平低，负极性调幅信号的平均功率比较小。 （2干扰不易被察觉：在负极性调制中，脉冲干扰在电视屏幕上显示为黑点，不易被

7、人眼察觉。 （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其峰值电平，可作为基准电平用于调幅信号的自动增益控制。伴音调频伴音调频 电视伴音采用调频制。调频信号可以用限幅的方法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。 我国电视标准规定，电视伴音采用调频方式调制在频率为6.5MHz的载频上，称为第二伴音中频。伴音调频信号的最大频偏fmax=50KHz，若伴音信号最高频率Fmax=15KHz，则伴音调频信号的频带宽度BWFM=2(Fmax+fmax)=130KHz。4.2.2 电视广播发射机电视广播发射机 电视发射机分为双通道电视发射机和单通道

8、电电视发射机分为双通道电视发射机和单通道电视发射机，如下图。双通道电视发射机和单通道视发射机，如下图。双通道电视发射机和单通道电视发射机的工作原理基本相同，差别在于变频和电视发射机的工作原理基本相同，差别在于变频和功率放大输出环节不同；大功率电视发射机一般采功率放大输出环节不同；大功率电视发射机一般采用双通道方式，用双通道方式，1KW以下的中、小功率电视发射机以下的中、小功率电视发射机一般采用单通道工作方式。一般采用单通道工作方式。 电视发射机的功能是将全电视信号和伴音信号电视发射机的功能是将全电视信号和伴音信号调制变换成高频信号，由电视发射天线发射高频电调制变换成高频信号，由电视发射天线发射

9、高频电磁波。电视发射机由三部分电路组成，包括视频处磁波。电视发射机由三部分电路组成，包括视频处理、中频调制、变频及高频功率放大电路。理、中频调制、变频及高频功率放大电路。放大放大嵌位嵌位微分相微分相位校正位校正图像中图像中频调幅频调幅残留边残留边带滤波带滤波群延时群延时微分增微分增益校正益校正图像图像混频混频图像图像功放功放38MHz中频中频晶体振荡器晶体振荡器本机本机振荡振荡双功器双功器伴音伴音放大放大6.5MHz伴音调频伴音调频伴音中伴音中频混频频混频伴音伴音混频混频伴音伴音功放功放 31.5MHz(a) 双通道电视发射机双通道电视发射机 伴音伴音信号信号全电视全电视信号信号DS8本振本振

10、222.25MHz184.25MHzDS8伴音载频伴音载频190.75MHz38MHzDS8图像载频图像载频模拟电视广播与接收：模拟电视广播与接收：光光/电电转换转换编编码码调调制制变变频频VFVRFRF选台选台变频变频解解调调解解码码电电/光光转换转换38MHz38MHzVFV（打包）（打包） （装载）（装载） （换车）（换车）（换车）（换车）（下载）（下载）（拆包）（拆包）放大放大嵌位嵌位微分相微分相位校正位校正图像中图像中频调幅频调幅残留边残留边带滤波带滤波群延时群延时微分增微分增益校正益校正38MHz中频中频晶体振荡器晶体振荡器本机本机振荡振荡伴音伴音放大放大6.5MHz伴音调频伴音调

11、频伴音中伴音中频混频频混频混频混频视音视音功放功放 31.5MHz （b单通道电视发射机 伴音伴音信号信号全电视全电视信号信号图像伴图像伴音混合音混合 电视发射机采用中频调制。全电视信号在图像电视发射机采用中频调制。全电视信号在图像中频调幅电路中对中频调幅电路中对38MHz的中频载波进行调幅，经的中频载波进行调幅，经过残留边带滤波器得到过残留边带滤波器得到38MHz图像中频信号；伴音图像中频信号；伴音信号采用调频方式调制在信号采用调频方式调制在6.5MHz的第二伴音中频的第二伴音中频上，在伴音中频混频电路中与上，在伴音中频混频电路中与38MHz中频载波进行中频载波进行混频，得到混频，得到31.

12、5MHz的第一伴音中频信号。然后，的第一伴音中频信号。然后，38MHz图像中频信号和图像中频信号和31.5MHz伴音中频信号分别伴音中频信号分别与同一频率的高频本机振荡信号混频，得到图像高与同一频率的高频本机振荡信号混频，得到图像高频信号和伴音高频信号。此时，图像高频信号载波频信号和伴音高频信号。此时，图像高频信号载波频率比伴音高频信号载波频率低频率比伴音高频信号载波频率低6.5MHz。 电视发射机采用中频调制有许多优点：电视发射机采用中频调制有许多优点： 调制器工作于低频率、低电平，可以调制器工作于低频率、低电平，可以获得良获得良好的调制特性；好的调制特性； 由于采用统一的中频频率，对中频调

13、由于采用统一的中频频率，对中频调制信号制信号进行滤波和校正处理与频道无关，简化了电进行滤波和校正处理与频道无关，简化了电路设路设计，有利于生产；计，有利于生产； 视频、中频和变频电路都在低电平状视频、中频和变频电路都在低电平状态工态工作，便于实现固体化和小型化。作，便于实现固体化和小型化。 4.3 有线电视系统 4.3.2 有线电视系统的组成 有线电视系统通常由前端、 传输系统、 信号分配三部分组成。 功分器卫星接收机卫星接收机电视解调器电视解调器 编辑机摄像机 录像机 录像机 DVD混合器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器干线传输系统用户分配网络用户TV 有线电视广播系统组成框

14、图LNB前端1. 前端 有线电视广播系统前端是有线电视系统的中枢，承担着收集电视节目信号、完成调制变换、为系统提供多频道射频电视节目等主要信号处理功能。前端设备包括信号源设备、调制器和混合器三部分。信号源设备: 完成从不同途径获取各种电视节目的视频信号和伴音信号的任务。调制器: 按照本台的安排，将各路视频和音频信号调制到某一个有线电视频道上。混合器：将各调制器输出的射频信号混合，输出宽带射频复合信号，送入干线传输系统。n2. 干线传输系统n干线传输系统将前端输出的多路射频信号传输到各接收点。目前主要采用光纤传输系统。 n光纤传输系统分为1310nm光波长直接调制系统和n 1550nm光波长外调

15、制系统。n1310nm系统由采用分布反馈式(DFB)半导体激光器的直接调制式光发射机、光分路器、光纤和光接收机组成。n1550nm系统由外调制式光发射机、光放大器EDFA）、光分路器、光纤和光接收机组成 n 1310nm1310nm光发射机光发射机光分路器光接收机光接收机光接收机光接收机光纤光纤1550nm1550nm光发射机光发射机光 分路器光接收机光接收机光接收机光接收机EDFA光纤光纤 1550nm 1550nm光纤传输系统光纤传输系统1310nm1310nm光纤传输系统光纤传输系统DFB直接调制式直接调制式光发射机光发射机外调制式光发射机外调制式光发射机光放大器光放大器 3. 信号分配

16、网络 信号分配网络为用户分配、接入电视信号，目前采用同轴电缆网络。 用户分配网络由放大器、同轴电缆和无源分配器件分支器、分配器组成。放大器：作用是补偿电缆线路对射频电视信号的损耗；无源分配器件：作用是给用户或线路分配合适的信号电平。放大器放大器分配器分配器分支器分支器用户终端盒用户终端盒分分配配器器同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆用户电缆用户电缆分支器分支器信号分配网络4.5 卫星传输卫星传输卫星电视是利用位于赤道上空卫星电视是利用位于赤道上空35 800 km的同步卫的同步卫星作为电视广播站，星作为电视广播站， 对地面居高临下，对地面居高临下， 不受地不受地理条件限制，理条件限制， 其传送的

17、图像质量高，其传送的图像质量高， 没有重影。没有重影。4.5.2 国际卫星广播电视的频率划分国际卫星广播电视的频率划分国际电信联盟对卫星广播业务使用的频率进行了国际电信联盟对卫星广播业务使用的频率进行了分配，分配， 我国规定使用我国规定使用11.712.2 GHz的的Ku频频段。段。表表4-2 C频段卫星电视频道划分频段卫星电视频道划分 表表4-3 Ku频段卫星电视频道划分频段卫星电视频道划分4.5.3 卫星电视广播系统的组成卫星电视广播系统的组成卫星电视广播系统主要由上行发射站、星载转发器卫星电视广播系统主要由上行发射站、星载转发器和地面接收站组成。和地面接收站组成。上行发射站上行发射站星载

18、星载转发器转发器卫星接收机卫星接收机4.5.4. 上行发射站上行发射站卫星电视上行发射站的任务是向卫星发送电视信号。卫星电视上行发射站的任务是向卫星发送电视信号。 采用调频调频方式采用调频调频方式低通低通副载波副载波振荡器振荡器调频调频预加重预加重视放视放能量能量扩散扩散调频调频中频中频振荡器振荡器上变频上变频本振本振功放功放V06MHz6.6MHzA音频音频015KHz70MHz视频视频n4.5.5. 星载转发器星载转发器n 将上行发射站传送来的上行高频载波信号变换将上行发射站传送来的上行高频载波信号变换为下行广播频率的载波信号，并将信号功率放大到规为下行广播频率的载波信号，并将信号功率放大到规定要求。定要求。双工器双工器LAN混频混频放大放大本振本振输输入入分分路路器器鼓励鼓励鼓励鼓励功放功放功放功放输输出出多多工工器器下行信号下行信号6GHz4GHz4GHz4GHz 图2-33 直接变频式星载转发器原理框图 直接变频式星载转发器原理框图上行信号上行信号2225MHz6GHz4.5.6. 地面接收站地面接收站 接收星载转发器发射的下行卫星