第6章 电视信号接收与显示原理

第6章电视信号接收与显示原理黑白电视接收机分三大部分：通道部分、扫描部分、电源部分。黑白电视接收机原理框图§6.1模拟电视信号的接收PAL彩色电视接收机的组成信号通道高频调谐器中频放大器伴音通道图像通道（PALD解码器）亮度通道色度通道副载波恢复电路解码矩阵自动色度控制（ACC），自动消色器（ACK）等扫描电路同步分离行、场扫描电路电源低压开关电源高压、中压整流电源主控系统红外遥控微处理器

PAL彩色电视接收机方框图6.2模拟电视机高频、中频电视信号处理6.2.1高频电视信号的接收高频调谐器——从天线接收的电信号中选出所需频道的高频电视信号，经放大、混频，获得图像中频和伴音中频电视信号。甚高频频段（VHF）:48MHz~223MHz超高频频段（UHF）:470MHz~960MHz图像中频（PIF）:38MHz伴音中频（SIF）：31.5MHz混频通过超外差本振与电视（图像、伴音）高频信号混频产生（图像、伴音）中频电视信号：例如12频道：254.25－216.25＝38[MHz]254.25－222.75＝31.5[MHz]输入电路高频放大混频本振电调谐PIFSIF将高频电视信号变为中频电视信号的好处：1.中频频带固定，便于控制频响，易于改善选择性。2.在较低的频率下，易于实现高的放大增益，也不会反馈到高放级而引起自激，因此可以提高灵敏度。输入电路：——实现天线、馈线与高频放大器之间的阻抗匹配。——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，VHF高低频道干扰，UHF对VHF频道干扰，拍频干扰，本振辐射干扰。）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。——足够的线性动态范围。——低噪波系数。噪波系数：整机噪波系数与各级噪波系数的关系：降低输入电路与前级噪波系数，提高前级增益。本振：要求本振频率稳定，采用自动频率微调（AFT）抑制本振频率漂移。电调谐用反向偏压的变容二极管作为LC振荡回路的电容器，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。高频混频中放检波本振鉴频高频电视信号至视放变容二极管调谐电路调谐关系：Rw↑→U↑→Cj↑

→fo↑频率覆盖的频段划分调谐器频率从最高频变化到最低频，其比值称为频率覆盖系数Kf:对于VHF频段：Ch1fmin=52.5MHzCh12fmax=219MHz需调谐回路的覆盖系数为：

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管电压覆盖1-12频道是不可能的，故设计电路如右。开关K打到-4V时，开关二极管导通，电感线圈短路，电感量减小，对应高频段（6-12频道）；开关K打到+12V时，开关二极管截止，电感量较大，对应低频段（1-5频道）。这样变容二极管变容比降低。这在电路上有一个三联开关。而UHF频段Ch13fmin=474MHz,Ch56fmax=954MHz所需调谐回路的覆盖系数较小，电调谐回路不需分段。1-56-12UHFW用来选台，若+30V没有，则收不到台。K用来频段选择。VD为开关二极管。VDB为变容二极管。6.2.2中频电视信号的放大接收机的灵敏度主要取决于中放电路增益，电视机各级增益分配：高频调谐器——25dB,中放——72dB,检波——-12dB,视放——40dB。中放电路由3～4级差分放大器组成增益：——分立器件：60～70dB——集成电路：40～50dB（乘法检波器，负担小）中放幅频特性：fPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下约5MHz-50dB以下fACB对比：发射机幅频特性表示接收机图像中频准确地对应于A点（斜线的中点）——所希望的平滑的幅频特性；表示接收机中频对应于B点——高频衰减；表示接收机中频对应于C点——高频加强，低频相对减弱。中放幅频特性的数学分析通过同步检波，双边带部分和单边带部分均得到正确复原。设图像中频为，当时，中放幅频特性为1(对应于A点)；双边带部分的中频放大：单边带部分的中频放大：自动增益控制（AGC）

天线接收信号强度100uv~200mv，中放AGC>40dB,高放AGC>20dB声表面波滤波器（SAWF）

——位于高、中频电路之间，实现中放幅频特性。输入IDT输出IDT负载信号源SAW压电介质基片吸声材料吸声材料电—声/声—电转换IDT——叉指形换能器6.2.3视频信号检波限幅放大器模拟乘法器低通滤波器图像中频信号视频信号由于中放输出信号存在载波正交分量，需要采用同步检波器。6.3模拟电视机视频电视信号的处理PALD解码器:由亮度通道、色度通道和副载波恢复电路组成。5步信号处理过程：1.亮色分离2.色同步信号与色度信号的分离3.红、蓝色度分量的分离4.同步检波，将色度信号变换成色差信号5.解码矩阵，将亮度信号、色差信号变换成3基色信号6.3.1亮度信号处理1.亮色分离（1）频带分离法CVBS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。CVBS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。亮度信号CVBS色度信号和色同步信号优点：简单，成本低。缺点：亮色分离不干净，残存亮色互串现象。高频亮度信号受损，图像清晰度下降。自动清晰度控制（ARC）电路：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，副载波陷波电路自动断开。（2）梳状滤波法（见第3章）2.延迟:亮度通道带宽6MHz，色度带通滤波器带宽2.6MHz，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阵，在亮度通道中插入0.5us~1us的延迟电路。3.放大与频率补偿:亮度信号带宽6MHz，需要宽频带亮度放大器，及高频增益补偿；放大器的增益和直流电平可调，前者可改变对比度，后者可改变亮度。6.3.2图像清晰度增强由于信号通路高频衰减和孔阑效应，使图像水平清晰度下降。电视信号的水平清晰度主要决定于亮度信号的特性。对亮度信号进行水平清晰度增强。方法：1.轮廓校正低频大幅度信号的边缘校正高频小幅度信号的细节校正——通过校正电路实现。2.扫描速度调制——通过驱动显像管的速度调制线圈实现。加速加速减速原信号校正前校正后合成磁场边缘微分6.3.3色度信号处理1.带通放大器与自动彩色控制（ACC）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制电压，控制色度带通放大器的增益。2.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，控制交替导通的色同步消隐电路和色同步选通电路。3.u(t)和v(t)分离通过梳状滤波器进行频谱分离（见第3章）4.同步检波用两个模拟乘法器组成同步检波器（见第3章）5.副载波恢复电路ec(t)+eb(t)色同步选通鉴相器低通压控晶振副载频放大移相半行频选通放大双稳PAL开关移相U检波V检波+90-900180090行同步脉冲ACCACKPAL识别信号（P脉冲）00ACK——自动彩色消除eb(t)6.4电视图像的同步、扫描与显示6.4.1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；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。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。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。－ERcRC－E~06.4.2CRT扫描电路1.作用为偏转线圈提供行、场扫描电流；为显像管提供行、场消隐脉冲；提供电视机所需的一些电压及控制脉冲。2.特点积分电路分离出来的场同步信号比较干净，采用直接同步方式，直接控制场振荡，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，采用间接同步方式，通过32fH压控振荡器、分频器、自动频率相位控制（AFPC），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，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。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。6.4.3行输出电路T1——行推动变压器；LH——行偏转线圈；VT——行输出管；LT——行线性调节器；VD——阻尼二极管；C——逆程电容；Cs——S形校正电容；T2——行输出变压器。L’>>LH>>LT

T1T2CsLHLTCVDVT+EL’THt/2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效电路正程后半段：由VT、LH、E完成逆程：由LH、C自由振荡完成正程前半段：由VD、LH、E完成高压、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，得到彩色显像管所需的高压（20kV~30kV），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（100～200V），以及部分低压。优点：简单实用，扫描中断高压自动消失，保护显像管。扫描非线性失真校正——场扫描非线性失真校正——行扫描非线性失真校正6.4.5显像管及其显示原理参见第２章6.5采用数字处理技术的电视机

6.5.1数字处理电视机的组成从生产成本考虑，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；抽样频率选为彩色副载频的4倍：

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差拍对亮度信号的干扰。

fs-2fsc=2fsc>fmax——无影响

fs-3fsc=fsc——色度差拍干扰落入亮度频谱空隙fs-4fsc＝0——能量很小，可忽略同步分离，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；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）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）提高生产效率，降低成本；适用于各种彩色电视制式。6.5.2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，做到亮色主谱线以及副谱线的完善亮色分离。

行梳状滤波器（2行延迟电路）PAL6.5.3数字处理电视机的主控系统1.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正常工作模式：选台及预置模拟量控制（对比度、亮度、色饱和度、清晰度、音量、高低音、平衡等）开/关机、待机、AV/TV、静音等屏幕显示控制图文电视控制画中画控制调试模式维修模式2.主控系统的组成CPU键盘本机接口电路辅助电源字符发生器遥控发送遥控接收频段译码节目存储器对比度控制亮度控制色饱和度控制音量控制屏幕显示控制主电源控制调谐控制红外LED3.数字调谐选台两种方式：电压合成选台，频率合成选台电压合成选台：直接将变容二极管的调谐电压A/D转换为数字量存入EEPROM，选台时经D/A转换为模拟量控制变容二极管和输入、高放、混频电路；频率合成选台：由4MHz石英晶体振荡器经1024分频产生基准频率，每一个电视频道对应一个整数M，保存在EEPROM中，选台时读出M产生该频道的本振频率，经M分频与基准频率锁相（PLL）。4.消除闪烁技术隔行变逐行：行重复法——利用行存储器每行重复显示两次行插入法——将相邻两行的平均值插入到两行之间；倍场频帧重复法场重复法场插入法6.6数字电视信号的接收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道编码及调制方式。每一种类型又有ATSC、DVB和ISDB等不同的制式。从数字电视信号的接收来看，它们在视频、音频、数据的解复用方面和视频信源解码方面都是相同的，不同类型数字电视信号的接收主要是在信道解码和解调方式上有区别。

6.6.1数字地面广播电视信号的接收调谐器IF滤波及同步检测同步及定时干扰抑制信道均衡去交织物理接口相位跟踪格形解码RS译码去随机化去MPEG解复用VSB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920MHz，第二中频频率为44MHz。信道滤波和VSB载波恢复：用FPLL(FrequencyandPhaseLockedLoop)电路由导频信号实现载波恢复。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信号转换为数字信号。由PLL（锁相环）提供一个规则的10.76MHz符号时钟。由一个4符号同步相关器实现数据段同步检测。数据场同步检测：每个接收的数据段与接收机中场#1和场#2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PN511和PN63伪随机训练序列，用自适应线性数字滤波器进行信道均衡，抑制码间干扰。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

。其他部分参见第４章6.6.2数字卫星电视信号的接收数字卫星电视调谐器

Ku波段

数字卫星电视信道解码

6.6.3数字有线电视信号的接收数字有线电视信道解码

来自有线电视前端的VHF波段(48.5～350MHz)数字信号，在接收机调谐器中转换为36.15MHz的中频，送入中频接口。

6.7数字电视机顶盒机顶盒：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。解复用器：从TS流中筛选出所收看节目的PES流。视频解码器：对PES流进行MPEG-2解码。PAL/NTSC编码器和D/A转换器：将YUV数据转换为模拟全电视信号。数字电视机顶盒的结构示意图6.7.2机顶盒信号处理基本技术声像同步 为了保证解码器声音与图像的精确同步，编码器在视频PES包、音频PES包和传送流中都插入了定时信息。传送流解复用 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、系数产生器、宏块存储器、运动矢量产生器、运动补偿电路、IDCT、解码控制器和参考帧存储器组成。图

解码图像的后处理格式转换、逐行/隔行转换等电子节目指南功能 机顶盒的电子节目指南（EPG，ElectronicProgramGuide）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目进行播放或录制。6.7.2机顶盒信号处理基本技术

PAT：PID为固定的0x0000，给出本传送流中共包含几套节目，并给出每套节目对应的PMT的PID。

PMT：列出该套节目中的视频、音频等所在TS包的PID。

CAT：PID为固定的0x0001，给出条件接收授权管理信息所在TS包的PID。

NIT：给出广播网络中其他频道的调谐信息。在TS流中包含节目特定信息(PSI)，包括：节目关联表(PAT)，节目映射表(PMT)，条件接收表(CAT)，网络信息表(NIT)。视频解码器系统框图机顶盒的系统框图

信道解码上网功能信源解码

硬盘录像功能USB接口SDTV机顶盒硬件系统举例：DCF8721信道解码器的系统框图BCM7115系统框图

机顶盒软件模块的依赖关系第6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？6.3电视接收机中行、场扫描电路如何与摄像端同步？行与场的同步方法有什么区别？第6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求？答：（1）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：60~70dB，集成电路：40~50dB。（3）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VHF频段（48MHz~223MHz）和UHF频段（470MHz~960MHz）的高频电视信号，对于所接收的频道具有良好的