《电视原理》课件第2章

2.1标准彩条电视信号2.2视频信号的频谱

2.3高频调谐器的结构2.4输入回路原理

2.5放大调谐电路原

2.6混频变换电路原

2.7中频滤波电路原理复习题

2.1.1标准彩条图像的三基色信号

1．标准彩条图像

电视广播中常用的标准彩条图像如图2.1所示。2.1标准彩条电视信号图2.1彩条图像

2．标准彩条图像的三基色信号波形与频谱

标准彩条图像红、绿、蓝三基色信号的波形如图2.2(a)所示。

(1)左侧白、黄、青、绿4彩条中均含有绿(G)基色，故G波形为高电平1；右侧紫、红、蓝、黑4彩条中均不含绿(G)色，故G波形为低电平0。

(2) 8彩条自左至右的白黄中含有红(R)、紫红中含有红，故所对应的R波形为高电平1，其余的彩条无红色，故为低电平0。

(3)蓝色(B)的波形可以同样方法画得，不赘述。

图2.2标准彩条图像的三基色信号及亮度信号

3．三基色信号的频谱

上面已经讨论过，由于人眼对彩色的分辨力较低，故三基色信号的最高频率在1.3 MHz已能满足要求，而最低频率则很低，需传送直流电平。因此，三基色信号的频谱如图2.2(c)所示，其频带宽度为0～1.3 MHz。2.1.2标准彩条图像的亮度信号波形与频谱

1．标准彩条的亮度信号波形

2．亮度信号的频谱

3.三基色信号的变换

亮度信号Y和色差信号R-Y、B-Y通过三基色变换矩阵可以还原出R、G、B三基色信号。首先由红色差R-Y和蓝色差B-Y信号通过电阻网络得到绿色差G-Y信号，如图2.3所示，然后送到三基色矩阵提取出R、G、B信号，再送到显像管的电子枪的阴极上，如图2.4所示。

图2.3电阻网络的G - Y矩阵图2.4三基色矩阵的位置与组成框图2.1.3色差信号的波形与频谱

1．标准彩条色差信号的波形图

这里仍以标准彩条图像为例，画出它的波形，如图2.5所示，此波形图有如下特点：

(1)图中所标幅值是由基色波形和亮度信号Y波形相应之值相减后得出的。

(2)由于标准彩条是左右对称，互为补色，故各色差信号波形均以中间的竖线奇对称。图2.5标准彩条图像的色差信号及频谱

2．色差信号的频谱

电视制式中，规定色差信号的频带宽度为0～1.3 MHz，即最高频率为1.3 MHz。其频谱图如图2.5(d)所示。2.1.4色度信号

色度信号是红色差信号R-Y(即UR-Y)与蓝色差信号B-Y(即UB-Y)两者分别作正交平衡调幅后的矢量和的总称。

1．NTSC制与PAL制色度信号概述

NTSC与PAL两种彩电制式中色度信号的表达形式、矢量图对比关系如表2.1所示。表2.1NTSC与PAL制的色度信号续表

2．NTSC制彩色电视制式的色度信号

1) NTSC制色度信号形成的电路框图

根据上述的NTSC制色度信号与已调色差信号的表达式，可以很方便地画出形成色度信号的系统框图，图2.6就是NTSC制的色度信号的形成框图(这是以Y、V、U的宽带方式为例)。

已调色差信号的波形是平衡调幅波的波形，根据高频电路所述的平衡调幅波的分析，我们可以知道，一个信号经过平衡调幅后，其波形特点如图2.7所示。图2.6NTSC制色度信号形成的电路框图图2.7平衡调幅的波形关系

2)色度信号的波形

彩色电视中，色度信号是两色差信号(R-Y、B-Y)作平衡调幅后的矢量之和，因此，可以由R-Y和B-Y的已调波形求出色度信号波形，也可以由公式求色度信号波形，即图2.8未压缩的标准彩条信号的色差信号和色度信号波形

3)压缩后的色差信号及色度信号波形

为了使色度信号F与亮度信号Y相混后的彩色图像信号的幅值限制在一定的范围之内，以免造成不良后果(使彩色全电视信号的动态范围太大)，故需对两色差信号的幅值进行压缩，其压缩系数分别为0.877和0.493。图2.9压缩后的标准彩条信号的色差信号及色度信号

4)色度信号的频谱

色度信号是由色差信号进行平衡调幅后获得的，因此，可根据平衡调幅时对调制信号频谱的变换来求得色度信号频谱。

(1) Y、V、U宽带方式。

(2) Y、I、Q窄带方式。这是对原有黑白电视的视频信号约为4.25 MHz的窄带系统设计的，这是一种变形的NTSC制。

所有的副载频一般较低，常为3.58 MHz，而不是4.43 MHz。这种制式的有关频谱如图2.11所示。图2.10Y、U、V在宽带方式下的频谱分布图2.11I、Q信号的频谱及其色度信号的频谱

3．PAL制彩色电视制式的色度信号

1) PAL制色度信号形成的电路框图

根据表2.1所列内容及相关论述，可以很方便地画出形成PAL制色度信号的电路组成框图，如图2.12所示。图2.12PAL制色度信号形成的电路框图

2)压缩后的色差信号与色度信号

PAL制与NTSC制一样，也要对色差信号进行压缩，且压缩系数也相同，分别为0.877和0.493，压缩后的色度信号表达式如下所述。

3) PAL制的色度信号的矢量图

PAL制中，红色差信号的平衡调幅是逐行倒相的。通常称不倒相的行，即+VcosωSCt行为NTSC行；称倒相的行，即-VcosωSCt行为PAL行。

(1)单一色调信号的色度矢量图。

(2)标准彩条图像的色度信号矢量图。该矢量图如图2.13所示，图中各矢量的幅值(模)和相角可由图2.8中的有关数值及相关公式获得，此矢量图可用矢量示波器观察，每一种色调(彩色)在矢量图上都有它确切的位置。图2.13标准彩条图像色度信号的矢量图

4．PAL制逐行倒相对相位敏感的补偿原理

电视信号在传输过程中，由于某种原因，其相位角中(代表着彩色)会发生偏移，如图2.14中，使色度信号FN偏移至，即偏移了Δφ相位角。图2.14相位偏移对彩色的影响

5．频谱间置及彩色副载频的选取

1)频谱间置原理

2)彩色副载频的选取

3) Y、FV、FU三信号的频谱结构

根据上述分析，NTSC制和PAL制彩电系统中Y、FV、FU三信号的频谱结构示意图，如图2.15所示。图2.15NTSC制和PAL制Y、FV、FU三信号的频谱间隔2.2.1色同步信号

无论是NTSC制，还是PAL制，都要对两色差信号R-Y(即V)和B-Y(即U)进行正交平衡调幅。

1．色同步信号的必要性

在彩色电视接收机中，必须对色度信号FV、FU进行解调，以恢复出原色差信号R-Y、B-Y。

同步检波的原理电路如图2.16所示，这里先以V信号解调为例作说明。2.2视频信号的频谱图2.16色差信号(U、V信号)同步检波的组成框图

2．色同步信号所处的位置及波形参数

(1)色同步信号的频率应与副载频完全一致，对于我国的PAL制而言，此频率应为

4.433 618 75 MHz ≈ 4.43 MHz。

(2)色同步信号应加在行消隐期间，位于行同步头的后侧(后肩)上，起始点距行同步脉冲前沿的时间约(5.6±0.1)μs，具体情况如图2.17所示。

(3)色同步信号由9～11个正弦波形组成，峰峰值与行同步头高度相同，每行均要加色同步信号。图2.17色同步信号的位置及波形参数

3．色同步信号的相位

由于PAL制采用的是逐行倒相正交平衡调幅方式，V信号(uR-Y信号)调幅后的色度信号为±V cosωSCt，因而在电视接收机中作解调时，所需的参考信号也应该是逐行倒相的，这一点在讨论同步检波原理时已经证明过，下面再从表2.2及表2.3加以说明，以引起读者的注意。表2.2FV信号解调时对参考信号的要求表2.3FU信号解调时对参考信号的要求图2.18PAL制色同步信号的相位矢量

4．色同步信号的形成及频带宽度

色同步信号虽然是一正弦波形，但它并不是一连续的正弦波形，仅出现在每行同步头之后的一暂短时间内，而且每行的相位也不相同。2.2.2PAL制彩色全电视信号

1．PAL制与NTSC制的区别

PAL制与NTSC制的主要不同是对色差信号的平衡调幅上。

2．标准彩条图像的彩色全电视信号

将图2.9中的色度信号波形与图2.2中呈阶梯波状的亮度(Y)信号相加，即可获得规格的每行正程期间的图像信号，其关系式为Y + F。

经压缩后的规格标准彩条图像全电视信号的波形如图2.19所示，图中只画了一完整行的情况。图2.19“100/75”标准彩条的彩色全电视信号波形表2.4100/100和100/75彩条的图像信号幅值

3．彩色全电视信号的频谱

与黑白电视兼容，彩色全电视信号的频带宽度与黑白电视的视频信号带宽一样，也为0～6 MHz，惟一不同之处是在视频的4.43 MHz两侧间置了色度信号频谱。图2.20(a)是PAL制彩色全电视信号的频谱结构，图2.20(b)是通常所画的频谱示意图。图2.20PAL制彩色全电视信号的频谱2.3.1高频调谐器的性能指标

高频调谐器是电视信号进入电视接收机的第一处理单元，起着选择电视频道信号并放大与混频的重要作用。其性能优劣直接影响屏幕图像与伴音的质量。2.3高频调谐器的结构

1．频率范围

应能接收甚高频VHF段中的l～5、6～12频道、特高频(超高频)UHF段的13～68频道、电缆电视CATV等电视信息。

2．良好的选择性

能选出所需的电视频道信号，对通频带外的邻近频道干扰、镜像干扰、中频干扰等有较强的抑制能力，通频带宽度应大于或等于8 MHz，带内波动应尽可能小，其幅频特性如图2.21所示。图2.21高频调谐器的幅频特性

3．功率增益

目前，彩色电视接收机的最高灵敏度约为10～20 μV，通常要求高频调谐器的功率增益大致为20～25 dB。

4．噪声系数

由于高频调谐器处于电视接收机的入口端，输入信号很弱，噪声影响较大，其中以高频放大级的噪声最为严重。

5．本振频率与幅度的稳定性

电视接收机要求本振信号的频率、幅度均应十分稳定，其频率漂移量应小于0.05%～0.1%，本振频率的偏高或偏低，将会引起图像信号(亮度、色度)的失真、伴音信号的失真或消失、伴音干扰图像等一系列故障现象。

6．输入回路的阻抗匹配

高频调谐器的输入回路应与高放级(输入回路的负载)与天线的馈线(输入回路的信号源)有良好的阻抗匹配，尤其是后者影响更大，因为各种馈线均有一定的特性阻抗。

7．良好的自动增益控制(AGC)性能

为适应强弱不同的输入信号，使视频检波后的输出电平基本不变，高放级和中放级均应加自动增益控制，一般要求高频调谐器(主要加于高放级)的自动增益控制范围应达10 dB以上。2.3.2全频道高频调谐器的组成框图(双高放式)

U-V一体化双高放全频道高频调谐器的典型组成框图如图2.22所示。图2.22全频道高频调谐器组成框图(双高放式)

(1)全频道高频电子调谐器是由甚高频(VHF)调谐器和超高频(UHF)调谐器两大部分组成的。这两部分的电路不是同时都工作的(除了VHF中的混频级以外)。在收看1～12频道的VHF频段的电视节目时，下半部分的VHF电路全部工作；在收看13～68频道的UHF频段的电视节目时，上半部分的UHF电路及下半部分的混频电路(作预中放用)工作。电路工作与否，是由外加各种电压的有无来决定的，其对应关系如表2.5所示。表2.5频段转换与对应的电压关系V

1．阻抗匹配问题

电视接收天线馈线的特性阻抗与电视机高频调谐器的输入阻抗不一定相等，二者的差值应愈小愈好，否则电视信号的能量必有反射，而不能最大限度地传送。2.4输入回路原理

2．电子调谐式的选频回路

电视接收机的输入回路、高频放大的负载回路、本机振荡的振荡回路都是调谐回路，均起选频作用。在近代的电视接收机中，这些选频回路都采用电子调谐方式，即通常用开关二极管的通断作频段转换，用变容二极管电容的改变作频道的选择，其原理电路如图2.23所示。图2.23电子调谐的原理电路及UL、UH段的等效电路图2.24变容器的符号及特性曲线2.5.1TECC7989VA24A型高频调谐器(三高放式)

(1)如图2.25所示，调谐器的整个电路分为四大部分，其左侧下部为VHF-L频段(1～5频道)的输入回路与高放，由BL端口加+12V使二极管V1导通而工作；左侧中部为VHF-H频段(6～12频道)的输入回路与高放，由BH端口加+12 V使二极管V2导通而工作；左侧上部为UHF频段(13～68频道)的输入回路与高放，由BU端口加+12V使二极管V3导通而工作。2.5放大调谐电路原理图2.25TECC7989VA24A调谐器内部电路原理2.5.2TDQ-3B型高频调谐器(双高放式)

TDQ-3B型高频调谐器与VTS-7ZH7型相同，常用在熊猫牌等彩色电视接收机中，此调谐器的电路如图2.26所示，下面对其组成作一简单说明。图2.26TDQ-3B谐调器内部电路原理图2.5.3UHF调谐器的调谐回路

1．用长度l＜λ/4的终端短路线作谐振回路的电感

长线理论表明，终端短路的两根平行导线，其长度只要小于工作信号波长的1/4，则它的输入阻抗必为感性，即它可等效为一电感元件使用，在高频调谐器中，通常用此类“短路元件”作为调谐回路的电感，再与可变电容并联，即组成了所需的调谐回路。图2.27就是这种回路的示意图。图2.27用小于λ/4终端短路线作调谐回路电感

2．用长度1/2的开路线作调谐回路

长线理论表明，小于λ/4的终端开路线，其输入阻抗为电容性，即它可等效为一电容使用；而大于λ/4的终端开路线，其输入阻抗为电感性，即它可等效为一电感使用。其原理电路如图2.28所示。图2.28λ/2开路线加缩短电容作选频回路的原理与实例2.6.1混频变换的基本过程

混频变换是高频调谐器的主要作用之一，本节将主要介绍混频变换的基本原理。

高频调谐器的组成框图如图2.29所示，混频器前后信号的频谱情况及各主要点信号的幅值也在图中清楚地标出。2.6混频变换电路原理图2.29高频谐调器的组成及频谱变换2.6.2AFC的作用及组成框图

为了保证彩色电视接收机中彩色图像能正确、稳定、不失真的重显，要求高频调谐器的本振频率偏移在0.05%～0.1%以下(黑白电视接收机高频调谐器的本振频率偏移可在0.2%左右)，即500MHz的本振信号频率只允许偏移250～500kHz，这个指标是较苛刻的。图2.30彩色电视接收机中AFC组成框图2.7.1声表面波滤波器(SAWF)及预中放

声表面波滤波器是集成化的集总参数滤波器件，其突出优点是体积小、质量轻、性能优良、稳定可靠、不用调整；缺点是有一定损耗，需用预中放加以补偿。

1．SAWF的电路符号与结构示意图

典型的声表面波滤波器的电路符号及其结构示意图如图2.31所示。2.7中频滤波电路原理图2.31表面波滤波器的电路符号及结构示意图

2．SAWF与预中放电路举例

为了补偿SAWF的插入损耗，在电视接收机中放通道SAWF前一般要加预中放电路，其常见电路如图2.32所示。顺便指出，无论是在黑白电视接收机中，还是在彩色电视接收机中，这一部分电路很多均为分立元件式的。其中图2.32(a)为一单调谐放大电路，电感Ll与SAWF的输入电容等组成单调谐回路；图2.32(b)为RC宽频带预中放电路。图2.32SAWF与预中放电路实例2.7.2螺旋滤波器

在不少彩色电视接收机中，中放级之前的集总滤波器(中放