第6章 电视信号接收与显示原理

1、第6章 电视信号接收与显示原理天津大学电子信息工程学院电视原理6.1 6.1 模拟电视信号的接收模拟电视信号的接收6.2 6.2 模拟电视机高频、中频电视信号的处理模拟电视机高频、中频电视信号的处理6.3 6.3 模拟电视机视频电视信号的处理模拟电视机视频电视信号的处理6.4 6.4 电视图像的同步、扫描与显示电视图像的同步、扫描与显示6.5 6.5 采用数字处理技术的电视机采用数字处理技术的电视机6.6 6.6 数字电视信号的接收数字电视信号的接收6.7 6.7 数字电视机顶盒盒中间件数字电视机顶盒盒中间件6.8 6.8 数字电视广播中的条件接收数字电视广播中的条件接收6.9 6.9 平板显

2、示原理平板显示原理6.10 6.10 投影显示原理投影显示原理6.1 模拟电视信号的接收模拟电视信号的接收高频、中频信号处理高频、中频信号处理视频信号处理视频信号处理伴音信号处理伴音信号处理同步、扫描与显示同步、扫描与显示电源电源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

3、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 6.2 模拟电视机高频、中频电视信号处理模拟电视机高频、中频电视信号处理6.2.1 6.2.1 高频电视信号的接收高频电视信号的接收高频调谐器高频调谐器从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号，从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号，经放大、混频，获得图像中频和伴音中频电视信号。经放大、混频，获得图像中频和伴音中频电视信号。VHF:48MHz223MHzVHF:48MHz223MHzUHF:470MHz9

4、60MHzUHF:470MHz960MHz图像中频（图像中频（PIFPIF）: 38MHz: 38MHz伴音中频（伴音中频（SIFSIF）：）：31.5MHz31.5MHz 混频混频通过超外差本振与高频电视信号混频产生中频电视信号。通过超外差本振与高频电视信号混频产生中频电视信号。例如例如1212频道：频道：254.25254.25216.25216.2538MHz38MHz 254.25 254.25222.75222.7531.5MHz31.5MHzPIFLOpfffSIFLOSfffpfsf3831.5LOf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PIF 将高频电视信

5、号变为中频电视信号的好处将高频电视信号变为中频电视信号的好处：1.1.中频频带固定，便于控制频响，易于改善选择性。中频频带固定，便于控制频响，易于改善选择性。2.2.在较低的频率下，易于实现高的放大增益。在较低的频率下，易于实现高的放大增益。3.3.中放级不会反馈到高放级而引起自激，可以提高灵敏度。中放级不会反馈到高放级而引起自激，可以提高灵敏度。 输入电路：输入电路： 天线、馈线、输入电路间的阻抗匹配。天线、馈线、输入电路间的阻抗匹配。 降低干扰信号幅度，提高选择性。降低干扰信号幅度，提高选择性。 （干扰：中频干扰，镜像干扰，交调干扰，（干扰：中频干扰，镜像干扰，交调干扰，VHFVHF高低频

6、道干扰，高低频道干扰，UHFUHF对对VHFVHF频道干扰，拍频干扰，本振辐射干扰。）频道干扰，拍频干扰，本振辐射干扰。） 高频放大：高频放大： 通频带与电视信号频带相适应，各频道有足够的增益。通频带与电视信号频带相适应，各频道有足够的增益。 足够的线性动态范围。足够的线性动态范围。 低噪波系数。低噪波系数。 噪波系数：噪波系数： 整机噪波系数与各级噪波系数的关系：整机噪波系数与各级噪波系数的关系：FN输入信号的信噪比输出信号的信噪比32111211FFFFPPPNNNNKK K 本振：本振： 频率稳定频率稳定 频率自动微调（频率自动微调（AFTAFT） 电调谐电调谐 用连续可调的直流电压改变

7、变容二极管的结电容，实现本振回路的调用连续可调的直流电压改变变容二极管的结电容，实现本振回路的调谐。谐。高频高频混频混频中放中放检波检波本振本振鉴频鉴频高频电视信号高频电视信号至视放至视放 6.2.2 中频电视信号的放大中频电视信号的放大由由3 34 4级差分放大器组成。级差分放大器组成。 增益：增益： 分立器件：分立器件：606070dB70dB集成电路：集成电路：404050dB50dB（乘法检波器，负担小）（乘法检波器，负担小） 接收机灵敏度主要取决于中放电路增益。接收机灵敏度主要取决于中放电路增益。 幅频特性：幅频特性：0.750.750dB-6dB-3dBfSIFfPIF39.538

8、33.57fSCIF31.530-30dB以下以下约约5MHz-50dB以下以下f 自动增益控制（自动增益控制（AGCAGC） 中放中放AGC40dB, AGC40dB, 高放高放AGC40dBAGC40dB 声表面波滤波器（声表面波滤波器（SAWFSAWF） 位于高、中频电路之间，实现中放幅频特性。位于高、中频电路之间，实现中放幅频特性。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IDT叉指形换能器叉指形换能器 6.2.3 视频信号检波视频信号检波 001100 ( )coscossinsin1(

9、 )( ) ( )coscos 2cos21 sinsin 2sin2cmmmmmSDcmmmmmu tUUttUttutKu t u tU UUttUtt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频信号视频频信号( )u t1( )u t准同步检波器准同步检波器1100211( )coscossinsin2201( )cos2( )coscossinsinSDcmmmmmSDcmmcmmmmutU UUtUtutU UUtu tUUttUtt滤除 次谐波分量：调整外接调谐回路，使 ，得检波输出：通过后续电路的钳位

10、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 模拟电视机视频电视信号的处理模拟电视机视频电视信号的处理PALPALD D解码器解码器: :由亮度通道、色度通道和副载波恢复电由亮度通道、色度通道和副载波恢复电路组成。路组成。5 5步信号处理过程：步信号处理过程：1.1.亮色分离亮色分离2.2.色同步信号与色度信号的分离色同步信号与色度信号的分离3.3.红、蓝色度信号分离红、蓝色度信号分离4.4.同步检波，将色度信号变换成色差信号同步检波，将色度信号变换成色差信号5.5.解码矩阵，将亮度信号、色差信号变换成解码矩阵，将亮度信号、色差信号

11、变换成3 3基色信基色信号号6.3.1 亮度信号处理亮度信号处理1.1.亮色分离亮色分离（1 1）频带分离法）频带分离法 CVBSCVBS通过中心频率为彩色副载频的窄带陷波器，滤除色度信号主要能量。通过中心频率为彩色副载频的窄带陷波器，滤除色度信号主要能量。 CVBSCVBS通过中心频率为彩色副载频的带通滤波器，分离出色度信号。通过中心频率为彩色副载频的带通滤波器，分离出色度信号。scf亮度信号亮度信号CVBS色度信号和色同步信号色度信号和色同步信号scf优点：简单，成本低。优点：简单，成本低。缺点：缺点： 亮色分离不干净，残存亮色互串现象。亮色分离不干净，残存亮色互串现象。 高频亮度信号受损

12、，图像清晰度下降。高频亮度信号受损，图像清晰度下降。自动消色电路（自动消色电路（ARCARC）：）：当彩色电视机接收黑白电视信号或彩色电视信号色度很当彩色电视机接收黑白电视信号或彩色电视信号色度很弱时，为了能收看到全清晰度的黑白图像，副载波陷波弱时，为了能收看到全清晰度的黑白图像，副载波陷波电路自动断开。电路自动断开。（2 2）梳状滤波法（后面讲述）梳状滤波法（后面讲述）2.2.延迟延迟亮度通道带宽亮度通道带宽6 MHz6 MHz，色度带通滤波器带宽，色度带通滤波器带宽2.6 MHz2.6 MHz，信号延，信号延时与带宽成反比，为使亮度信号与色度信号同时到达解码矩时与带宽成反比，为使亮度信号与

13、色度信号同时到达解码矩阵，在亮度通道中插入阵，在亮度通道中插入0.5us1us0.5us1us的延迟电路。的延迟电路。3.3.放大与频率补偿放大与频率补偿亮度信号带宽亮度信号带宽6MHz6MHz，需要宽频带亮度放大器，及高频增益补，需要宽频带亮度放大器，及高频增益补偿；偿；放大器的增益和直流电平可调，前者可改变对比度，后者可放大器的增益和直流电平可调，前者可改变对比度，后者可改变亮度。改变亮度。 6.3.2 图像清晰度增强图像清晰度增强 电视信号的水平清晰度主要决定于亮度信号的特性。电视信号的水平清晰度主要决定于亮度信号的特性。 方法：方法：1.1.轮廓校正轮廓校正l低频大幅度信号的边缘校正低

14、频大幅度信号的边缘校正l高频小幅度信号的的细节校正高频小幅度信号的的细节校正2.2.扫描速度调制扫描速度调制 6.3.3 色度信号处理色度信号处理1.1.带通放大器与自动彩色控制（带通放大器与自动彩色控制（ACCACC）电路）电路为保证色度信号幅度稳定，用色同步信号峰值检波取得的控为保证色度信号幅度稳定，用色同步信号峰值检波取得的控制电压，控制色度带通放大器的增益。制电压，控制色度带通放大器的增益。2.2.色度信号与色同步信号的分离色度信号与色同步信号的分离由行同步脉冲经过一定的延时产生门控脉冲，控制交替导通由行同步脉冲经过一定的延时产生门控脉冲，控制交替导通的色同步消隐电路和色同步选通电路。

15、的色同步消隐电路和色同步选通电路。3. 3. u(t)和和v(t)分离分离通过梳状滤波器进行频谱分离（见第通过梳状滤波器进行频谱分离（见第3章）章）4.4.同步检波同步检波用两个模拟乘法器组成同步检波器（见第用两个模拟乘法器组成同步检波器（见第3章）章）5.5.副载波恢复电路副载波恢复电路ec(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放大放大移相移相7.8kHz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行识别脉冲行识别脉冲ACCACKPAL识别信号识别信号（P脉冲）脉冲）6.4 电视图像的同步、扫描与显示电视图像

16、的同步、扫描与显示6.4.1 6.4.1 同步信号的分离同步信号的分离 幅度分离：采用限幅切割方法将复合同步信号与图像信号分离；幅度分离：采用限幅切割方法将复合同步信号与图像信号分离； 频率分离：利用微分电路和积分电路将行同步信号与场同步信号频率分离：利用微分电路和积分电路将行同步信号与场同步信号分离。分离。复合同步信号分离复合同步信号分离 先钳位后限幅，克服图像内容变化和低频干扰的影响。先钳位后限幅，克服图像内容变化和低频干扰的影响。 采用晶体管由截止到导通的正向分离方式，以保证同步信号前沿采用晶体管由截止到导通的正向分离方式，以保证同步信号前沿的准确性。的准确性。 自动噪声消除自动噪声消除

17、ERcRCE06.4.2 扫描电路扫描电路1.1.作用作用 为偏转线圈提供行、场扫描电流；为偏转线圈提供行、场扫描电流； 为显像管提供行、场消隐脉冲；为显像管提供行、场消隐脉冲； 提供电视机所需的一些电压及控制脉冲。提供电视机所需的一些电压及控制脉冲。2.2.特点特点 积分电路分离出来的场同步信号比较干净，直接控制场振荡积分电路分离出来的场同步信号比较干净，直接控制场振荡，使场扫描同步。，使场扫描同步。 微分电路分离出来的行同步信号夹杂着脉冲干扰，采用间接微分电路分离出来的行同步信号夹杂着脉冲干扰，采用间接同步方式，通过同步方式，通过32f32fH H压控振荡器、分频器、自动频率相位控制压控振

18、荡器、分频器、自动频率相位控制（AFPCAFPC），控制行振荡，使行扫描同步。），控制行振荡，使行扫描同步。 场偏转线圈以电阻分量为主，行偏转线圈以电感分量为主，场偏转线圈以电阻分量为主，行偏转线圈以电感分量为主，为获得锯齿波电流，场激励信号为脉冲锯齿波，行激励信号为获得锯齿波电流，场激励信号为脉冲锯齿波，行激励信号为方波脉冲。为方波脉冲。 行输出电路工作在高反压、大电流状态，由分立元件组成。行输出电路工作在高反压、大电流状态，由分立元件组成。 扫描需要非线性失真校正。扫描需要非线性失真校正。6.4.3 行输出电路行输出电路T T1 1 行推动变压器；行推动变压器； L LH H行偏转线圈；行

19、偏转线圈；VTVT行输出管；行输出管； L LT T行线性调节器；行线性调节器；VDVD阻尼二极管；阻尼二极管； CC逆程电容；逆程电容；CsSCsS形校正电容；形校正电容； T T2 2 行输出变压器行输出变压器 LLLLH HLLT T T1T2CsLHLTCVDVT+ELTHt /2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效电路等效电路正程前半段：由正程前半段：由VD、LH 、 E完成完成正程后半段：由正程后半段：由VT、LH 、 E完成完成逆程：由逆程：由LH 、 C自由振荡完成自由振荡完成1218102rHtcmrTL CusTuEEET 高压、

20、中压及部分低压的产生高压、中压及部分低压的产生行输出变压器将行逆程脉冲变压、整流和滤波，得到彩色显行输出变压器将行逆程脉冲变压、整流和滤波，得到彩色显像管所需的高压（像管所需的高压（20kV30kV20kV30kV），中压（加速极电压几百伏，），中压（加速极电压几百伏，聚焦极电压几千伏），视放管所需的中压（聚焦极电压几千伏），视放管所需的中压（100100200V200V），以），以及部分低压。及部分低压。优点：简单实用，扫描中断高压自动消失，保护显像管。优点：简单实用，扫描中断高压自动消失，保护显像管。 扫描非线性失真校正扫描非线性失真校正场扫描非线性失真校正场扫描非线性失真校正行扫描非线性

21、失真校正行扫描非线性失真校正6.4.5 显像管及其显示原理显像管及其显示原理自会聚彩色显像管自会聚彩色显像管 精密一字形一体化电子枪精密一字形一体化电子枪 精密偏转线圈精密偏转线圈 色纯磁铁色纯磁铁 静态会聚磁铁静态会聚磁铁 开槽荫罩和条状荧光粉屏开槽荫罩和条状荧光粉屏 6.5 采用数字处理技术的电视机采用数字处理技术的电视机 6.5.1 6.5.1 数字处理电视机的组成数字处理电视机的组成 数字化处理只对视频检波后、视放末级前的视频信号，以及数字化处理只对视频检波后、视放末级前的视频信号，以及伴音鉴频后、功放前的音频信号进行；伴音鉴频后、功放前的音频信号进行； 同步分离，行场扫描及同步部分以

22、数字方式进行；同步分离，行场扫描及同步部分以数字方式进行； 调谐器的选台、遥控及视频、音频控制以数字方式进行；调谐器的选台、遥控及视频、音频控制以数字方式进行； 数字处理电视机的优点：数字处理电视机的优点： 提高图像质量（亮色分离较彻底，逐行扫描消除闪烁等）提高图像质量（亮色分离较彻底，逐行扫描消除闪烁等）; ; 增加功能（多画面，画中画，静止画面等）增加功能（多画面，画中画，静止画面等）; ; 增值服务（可视数据，文字广播等）增值服务（可视数据，文字广播等）; ; 提高生产效率，降低成本；提高生产效率，降低成本； 适用于各种彩色电视制式。适用于各种彩色电视制式。 6.5.2 用数字处理方法实

23、现亮色分离用数字处理方法实现亮色分离 数字梳状滤波器使延迟前后的信号具有相同的幅度和严格的数字梳状滤波器使延迟前后的信号具有相同的幅度和严格的延迟时间；延迟时间； 不但可以实现行梳状滤波，还可以实现场或帧梳状滤波，做不但可以实现行梳状滤波，还可以实现场或帧梳状滤波，做到亮色主谱线以及副谱线的完善亮色分离。到亮色主谱线以及副谱线的完善亮色分离。 行梳状滤波器（行梳状滤波器（2 2行延迟电路）行延迟电路）122HZ2HZ12PALieceeceYUV2sinsct2cossctYYuvf(1)HnfHnf( )cHf 6.5.3 数字处理电视机的主控系统数字处理电视机的主控系统1.1.电视机主控系统的功能电视机主控系统的功能主控系统包括红外遥控和微处理器两部分主控系统包括红外遥控和微处理器两部分 正常工作模式：正常工作模式： 选台及预置选台及预置 模拟量控制（对比度、亮度、色饱和度、清晰度、音量、高模拟量控制（对比度、亮度、色饱和度、清晰度、音量、高低音、平衡等）低音、平衡等