《数字化电视原理与技术》课件第5章

第5章公共通道5.1高频调谐器5.2图像中频信号处理电路

5.1高频调谐器

5.1.1高频调谐器的组成、作用及要求

1.高频调谐器的组成

高频调谐器又叫频道选择器，俗称高频头。它一般由输入回路、高频放大器、本机振荡器和混频器等几部分组成，其框图如图5-1所示。图5-1高频调谐器组成框图

2.高频调谐器的作用

(1)选择频道。

(2)放大信号。

(3)频率变换。

3.高频调谐器的基本要求

高频调谐器是电视接收机的最前端，其性能好坏对整机的影响很大。

(1)频率特性较黑白机更平坦。

(2)本机振荡的频率稳定度及微调范围要求较高。

(3)与天线、馈线的匹配。

(4)自动增益控制(AGC)。图5-2高频调谐器的幅频特性5.1.2高频调谐器的分类

高频调谐器的类型很多。按调谐方式可分为机械式和电子式两类。5.1.3电压合成(VS)电子调谐器

在普通彩色电视机中，一般使用电压合成(VS)调谐系统，组成框图如图5-3所示。图5-3电压合成(VS)电子调谐器组成框图

1．电压合成(VS)电子调谐器工作原理

在图5-3中，当接收VHF频道信号时，电子开关S断开，同时UHF频段不供电(电源BU＝0)，电路不工作。此时1～12频道信号经带通滤波器送至VHF输入回路，经初选再进

入VHF高频放大，然后与VHF本振信号混频，最后输出视频载频为fPI(38MHz)的残留边带中频调幅信号，以及载频为fSI(31.5MHz)的伴音中频调频信号。

2．变容二极管及其特性

调谐原理是通过改变LC回路电感或电容来达到改变谐振频率的目的。彩色电视接收机是采用变容二极管代替回路可变调谐电容。变容二极管是特殊的晶体二极管，通过改变加在变容管两端的反向偏置电压来改变结电容Cj。一个典型的变容二极管2CB14，其结电容与外加偏压的关系如图5-4所示。图5-4变容管电容变化曲线由图可见，当偏置电压从－30V到－3V变化时，结电容Cj变化范围为3~18pF，其电容量变化比为。由变容二极管构成的调谐电路如图5-5所示。图5-5电压合成(VS)电子调谐原理及等效电路

3．频率覆盖和频段划分

采用变容二极管进行调谐，谐振频率从最高频率fmax变化到最低值fmin时，其比值fmax/fmin称为调谐回路的频率覆盖系数，用Kf标记，记为

对于VHF频段，按我国频率分配标准，fmax＝219MHz

(对应12频道中心频率)，fmin＝52.5MHz(对应1频道的中心频率)。所以，所需的调谐回路频率覆盖系数Kf为相应地，要求变容二极管的变容比为两个频段的电容比是：在电压合成(VS)电子调谐器中，电调谐VL和VH频段间转换的原理电路如图5-6所示。图5-6电调谐频段转换原理图5.1.4频率合成(FS)电子调谐器

1．FS电子调谐器组成

FS电子调谐器主要由电压合成调谐器、频率综合器(PLL)电路组成。图5-7

FS调谐器电路组成框图

2．FS电子调谐器工作原理

虽然FS电子调谐器的高频放大电路、混频器、本机振荡电路与电压合成电子调谐器在结构上是基本相同的，但调谐原理完全不同。

3．FS电子调谐器的优点

与电压合成式调谐选台方式相比，频率合成调谐选台方式有很多优点。

(1)FS选台方式调谐准确度非常高，温度特性也较好。

(2)在采用频率合成技术进行选台时，主控微处理器只对锁相环路中的可编程序分频器进行分频比的控制，并在其I2C总线的控制下完成调谐选台。

(3)画中画大屏幕彩色电视机的需要。

5.1.5

470MHz全频道增补高频调谐器

470MHz全频道增补高频调谐器采用超小型元器件，具有输入阻抗高、跨导高、噪声低、动态范围大、AGC特性好的优点。

5.2图像中频信号处理电路

5.2.1图像中频通道的组成与性能要求

1．图像中频通道的组成

中频处理通道由预中放电路、声表面波滤波器(SAWF)组成的中频滤波器、中频放大器、视频检波器、自动消噪电路(ANC)、预视放电路、自动增益控制电路(AGC)与自动频率控制(AFT)电路等组成，如图5-8所示。图5-8图像中频通道组成框图

2．图像中频通道的性能要求

1)足够高的电压增益

中放通道的增益高低直接影响到整机灵敏度，一般分立元件中放电路的增益约为60～70dB，集成中放电路的增益为40～50dB。

2)符合要求的幅频特性

(1)图像中频的选择应在幅频特性曲线高端斜坡的中点，且距离上、下端均为0.75MHz，这是因为电视信号

采用残留边带方式传送的缘故。

图像中频处理通道的中放幅频特性曲线如图5-9所示。图5-9图像中频通道幅频特性曲线图

(2)伴音中频(31.5MHz)吸收点。

①对于黑白电视机而言应衰减－26dB，其原因有二：一是为了减少伴音对图像的干扰；二是为了减少图像对伴音信号的寄生调幅。

②彩色电视机要求伴音中频电平衰减至－50dB。

③曲线在30.5±0.1MHz范围内应保持平坦响应，以便对伴音调频的两个边带信号能够进行均匀放大；另外，当高频头本振稍有失谐时，不致产生伴音干扰图像的现象。

(3)中放通频带BW的宽度，应由37MHz频率点算起到图中所示的70％幅度(－3dB)所对应的频率点为止，要求BW达到5～5.5MHz。

3.选择性好

中放通道频率特性必须具有良好的选择性，而选择性是指对通频带以外和邻近频道信号干扰的抑制能力。图5-10射频电视信号邻近频道的频谱

4.自动增益控制(AGC)可控

从天线接收到的信号强度通常在100μV~200mV的范围内变化。为了使电视机能适应在强信号作用下工作，必须要求中放和高频头的增益都能自动调整，整个AGC范围应达200mV/100μV＝2000倍(66dB)。通常要求中放AGC能控制40dB，高频头AGC能控制20dB。

5.工作稳定

因为中放增益很高，工作频率也很高，如果工作不稳定，极易引起放大器自激，甚至会造成电视接收机无法工作。因此，必须采取相应措施防止中放电路出现自激，要求中放电路远离自激状态，保持工作稳定。通常采取的办法有：合理设计元件位置，加强电源退耦电路，对中放电路进行屏蔽等。5.2.2中频通道的主要电路介绍

1.声表面波滤波器(SAWF)

1)结构、原理及符号

所谓声表面波，就是沿着弹性固体(如铌酸锂、石英等压电晶体)表面或界面传播的弹性波，它是由两个速度相同的声波(声横波和声纵波)叠加形成的，它实际上是一种超声波。声表面波滤波器的结构示意图及符号如图5-11所示。图5-11声表面波滤波器结构及符号(a)结构示意图；(b)符号在声表面波滤波器中，信号经过电—声—电的两次转换，由于基片的压电效应，两个叉指换能器的共同作用，使声表面波滤波器的选频特性较为理想。图5-12为声表面波滤波器的幅频特性。图5-12声表面波滤波器的幅频特性曲线图

2)存在的问题及解决方法

声表面波滤波器存在插入损耗大和易产生图像重影等缺点。这是由于声表面波传播时是同时向前后两个方向传播的，其中最多只有一半传向输出端，固定损耗约为

－6dB，再加上基片材料及其他原因造成的损耗，合计达

－24～－18dB。

2.中频放大器

中频放大系统的幅频特性应满足前节中所提出的要求，总增益应为70dB左右。目前数字化彩色电视机中频放大器均采用集成电路，集成电路中的中放电路由三级差分放大器组成，通过内部直流负反馈来稳定其工作点，三级差分放大器的增益均受AGC电压控制。

3.视频检波器

1)同步检波器

视频同步检波器采用的是二极管包络检波器或双差分同步检波器，利用二极管的混频特性，将图像中频(38MHz)与伴音中频(31.5MHz)差拍出第二伴音中频(6.5MHz)信号。图5-13同步检波原理框图例如，设图像中频调幅波(PIF)为

u2(t)=U2(1+mcosΩt)cosωPIt

式中，

U2、ωPI分别为图像中频载波振幅和角频率，m为调幅灵敏度。u2(t)经限幅放大后变为等幅波u1(t)，

u1(t)=U1cos(ωPIt－θ)

式中，θ为滞后相角。将u1(t)和u2(t)送乘法器，相乘后的输出用up′(t)表示，则式中，K为模拟乘法器的传输系数。可见相乘输出中无PIF载波成分，再由低通滤波器滤除其中的二次谐波分量后，得到的同步检波输出为

实用中只要调节限幅器外接回路，使θ=0，从而得到最大输出为

2)锁相环(PLL)同步检波器

其原理框图如图5-14所示。图5-14锁相环(PLL)同步检波器原理框图

4．预视放电路

预视放电路的作用是把视频检波器输出的信号分别送到解码电路、同步分离电路、消噪电路和伴音通道等，因此要求该模块电路具有较强的带负载能力和良好的电路隔离作用。

5.自动噪声抑制(ANC)电路

自动噪声抑制电路也称抗干扰电路，简称ANC电路。ANC电路相当于限幅器，主要作用是对幅度超过同步电平的黑噪声干扰信号进行限幅消噪，排除黑点噪声和可能对同步信号的干扰；同时对幅度超过白电平的白噪声干扰信号进行限幅消噪，排除亮点干扰。防止它对图像质量、同步分离和AGC电路造成不良影响。ANC电路可分为截止型和对消型两种类型。图5-15

ANC电路原理方框图(a)截止型ANC电路；(b)对消型ANC电路