彩色電視機(jī)編碼器和解碼器設(shè)計(jì)

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 彩色電視機(jī)編碼器和解碼器設(shè)計(jì)院（系）名稱 信 息 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 普 本 電 信 一 班 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 2015年6月6日彩色電視機(jī)編碼器和解碼器設(shè)計(jì)摘 要電視機(jī)是利用的視覺(jué)殘留一幀幀漸變的靜止圖像，形成視覺(jué)上的活動(dòng)圖像。電視系統(tǒng)的發(fā)送端把景物的各個(gè)微細(xì)部分按亮度和色度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，順序傳送,同時(shí)傳送聲音同步信號(hào)，使人能夠有視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上的享受。本次設(shè)計(jì)中，主要對(duì)彩色電視機(jī)的編碼器與解碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)以及簡(jiǎn)要闡述梳狀濾波器組成和工作原理。本文將概述彩色全電視整機(jī)的組成和工作原理以及彩色電視機(jī)編碼器與解碼器的組成及信號(hào)流程。關(guān)鍵詞：整機(jī)原

2、理，編碼器，解碼器, 梳狀濾波器,同步檢波 目 錄1 彩色全電視整機(jī)的構(gòu)成和整機(jī)分析11.1彩色電視機(jī)的基本框圖11.2電視機(jī)各基本成部分11.3遙控彩電整機(jī)電路分析22彩色電視機(jī)編碼器與解碼器的組成及信號(hào)流程32.1彩色電視機(jī)編碼框圖及過(guò)程32.2彩色電視機(jī)的解碼過(guò)程及框圖43梳狀濾波器組成和工作原理54同步檢波電路6總 結(jié)9致 謝10參考文獻(xiàn)111 彩色全電視整機(jī)的構(gòu)成和整機(jī)分析1.1彩色電視機(jī)的基本框圖圖1.1遙控彩電的基本構(gòu)成從圖1.1可見(jiàn)，彩色電視機(jī)主要由高頻調(diào)諧器（俗稱高頻頭）、中頻放大器、視頻檢波與放大、伴音通道、亮度信號(hào)處理電路、PAL制彩色解碼電路、矩陣電路、視放輸出電路、同

3、步分離電路、行場(chǎng)掃描電路、高壓產(chǎn)生電路、開(kāi)關(guān)電源電路、遙控電路和彩色顯像管等組成。1.2電視機(jī)各基本成部分1）高頻調(diào)諧器 電視機(jī)處理電視信號(hào)的第1道關(guān)口，要求功率增益高，噪聲系數(shù)小。其功能是選擇電視頻道，并將該頻道的高頻電視信號(hào)進(jìn)行放大，然后與本振信號(hào)進(jìn)行混頻，輸出中頻電視信號(hào)。我國(guó)中頻，圖像中頻為38MHZ，伴音中頻為31.5MHZ。 2）中頻放大器 它的功能是高頻調(diào)諧器送來(lái)的圖像中頻信號(hào)和第一伴音中頻信號(hào)進(jìn)行放大，提供適當(dāng)?shù)姆l特性。它的好壞直接影響圖像的清晰度、對(duì)比度和伴音質(zhì)量。3）視頻檢波與放大 它的任務(wù)主要是：一對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行檢波，以便從調(diào)幅的圖像中頻信號(hào)中檢出視頻信號(hào)（06MHZ）

4、放大后送給亮度處理電路；二是將圖像中頻信號(hào)和伴音中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生6.5MHZ的第二伴音信號(hào)送至伴音電路。4）伴音電路 將6.5MHZ調(diào)頻的第二伴音信號(hào)進(jìn)行放大，用鑒頻器進(jìn)行調(diào)頻解調(diào)，解出音頻信號(hào)，再經(jīng)音頻放大器放大去推動(dòng)揚(yáng)5）亮度信號(hào)處理電路 對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行放大、延時(shí)，同時(shí)進(jìn)行亮度和對(duì)比度的控制。6）PAL制彩色解碼電路 從PAL制彩色編碼信號(hào)中解調(diào)出三個(gè)色差信號(hào) （R-Y）、(B-Y)和(G-Y)。7）同步分離電路 從彩色全電視信號(hào)中分離出行場(chǎng)復(fù)合同步信號(hào)，用于行、場(chǎng)掃描電路，使它與接收的電視信號(hào)的行、場(chǎng)掃描同步，以獲得穩(wěn)定的圖像畫(huà)面。8）行場(chǎng)掃描電路 向行場(chǎng)偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好幅度足

5、夠的行頻和場(chǎng)頻的鋸齒波電流，使電子束發(fā)生有規(guī)律的偏轉(zhuǎn)，以保證彩色顯像管屏面顯示線性良好的光柵。 聲器發(fā)聲。 9）高壓產(chǎn)生電路 利用行掃描的逆程進(jìn)行升壓，然后整流濾波產(chǎn)生2萬(wàn)伏左右的直流高壓，向顯像管提供陽(yáng)極高壓、聚焦電壓和加速極電壓。10）電源電路 一般由開(kāi)關(guān)電源電路構(gòu)成，其目的在于提高電源變換的效率和調(diào)整的范圍，向彩電各電路提供各種工作電壓，使彩電正常工作。 1.3遙控彩電整機(jī)電路分析電視高頻信號(hào)由天線接收后被送到電子調(diào)諧器中，在這里被頻道選擇放大后與本機(jī)振蕩頻率混頻，形成新的中頻頻率信號(hào)，即圖像中頻信號(hào)。其頻帶寬度為8MHZ，包含有圖像中頻和伴音中頻信號(hào)。調(diào)諧器輸出的圖像中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)預(yù)放

6、大，聲表面濾波器輸入到圖像中頻處理單元電路。它首先把中頻信號(hào)放大，然后對(duì)其視頻檢波得到視頻全電視信號(hào)。這個(gè)信號(hào)中除含有圖像信號(hào)外，還包括6.5MHZ的第二伴音信號(hào)。視頻全電視信號(hào)將分為兩路進(jìn)行處理，一路經(jīng)過(guò)6.5M濾波器，進(jìn)行音通像斷處理，分離出第二伴音信號(hào)，經(jīng)過(guò)伴音中放、限幅電路和鑒頻器后得到伴音音頻信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)音頻放大電路，進(jìn)行功率放大送給揚(yáng)聲器還原成聲音；另一路，經(jīng)過(guò)6.5M陷波器，短路掉伴音信號(hào)，只取出06M的圖像全視頻信號(hào)，它含有亮度信號(hào)、色度信號(hào)和行場(chǎng)同步信號(hào)以及色同步信號(hào)。而后，這一組信號(hào)將被分離，分別送往三個(gè)單元電路：亮度信號(hào)處理電路；色度信號(hào)處理電路；掃描電路。具體處理過(guò)程

7、：其一，經(jīng)過(guò)4.43MHZ的陷波器，進(jìn)行亮通色斷處理即去掉06MHZ視頻信號(hào)中的4.43M色度信號(hào)，輸往亮度信號(hào)處理電路，得到可形成黑白圖像的亮度信號(hào)送往顯像電路；其二，經(jīng)過(guò)4.43MHz的帶通濾波器，進(jìn)行色通亮斷處理，輸往色度解碼電路，在這里得到三個(gè)色差信號(hào)，再送到顯像電路；其三，去行場(chǎng)掃描電路，視頻信號(hào)在同步分離電路中通過(guò)幅度差別分離出行場(chǎng)同步信號(hào)，分別送到行場(chǎng)振蕩電路。振蕩電路的頻率和相位在同步信號(hào)的控制下，保持接收機(jī)行場(chǎng)掃描順序與發(fā)射端相同。行場(chǎng)掃描電路輸出行場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電流去偏轉(zhuǎn)線圈在顯像管屏上形成光柵。 2彩色電視機(jī)編碼器與解碼器的組成及信號(hào)流程2.1彩色電視機(jī)編碼框圖及過(guò)程圖2.1編碼

8、框圖PAL制彩色全電視信號(hào)是由色度、亮度、消隱和同步信號(hào)組成的。PAL制編碼器的組成如圖4基本上與NTSC制編碼器相同，只是多了一個(gè)PAL開(kāi)關(guān)，它把加于V平衡調(diào)幅器的色負(fù)載波逐行倒相。 由攝像機(jī)送來(lái)的三基色信號(hào)經(jīng)編碼矩陣電路變換成亮度信號(hào)和色差信號(hào)。亮度信號(hào)經(jīng)過(guò)放大并加入復(fù)合消隱和復(fù)合同步信號(hào)后，再經(jīng)過(guò)延時(shí)均衡后送入相加器。色差信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器限制頻帶后，再分別加入K和K脈沖，送入各自的U、V平衡調(diào)幅器進(jìn)行平衡調(diào)幅。 U平衡調(diào)幅器送入0度相位的色負(fù)載波，而V平衡調(diào)幅器送入正負(fù)90度逐行倒相的色負(fù)載波。正負(fù)90度色負(fù)載波的產(chǎn)生是先將0度色負(fù)載波經(jīng)90度移相器移相90度后，再經(jīng)過(guò)PAL開(kāi)關(guān)逐行倒

9、相成正負(fù)90度色負(fù)載波，控制PAL開(kāi)關(guān)工作的是行頻P脈沖。U、V平衡調(diào)幅器輸出的已調(diào)波在相加器中相加形成包括色同步信號(hào)的色度信號(hào)，它和包含復(fù)合消隱、同步信號(hào)的亮度信號(hào)在相加器中混合，就形成了彩色全電視信號(hào)。由攝像機(jī)中紅、綠、藍(lán)攝像管（或CCD片）公別輸出的R、G、B三個(gè)基色信號(hào)被矩陣電路處理后得到Y(jié)、（RY）、（BY）三路輸出。所謂矩陣電路，就是將若干信號(hào)按所需比例組合起來(lái)的電路。色差信號(hào)的帶寬由01.3MHz的低通濾波器進(jìn)行限制，而亮度信號(hào)的頻帶寬度6MHz，不需再由濾波器加以限制。信號(hào)通過(guò)寬帶濾波器后公產(chǎn)生延時(shí)，所以色差信號(hào)通過(guò)濾波器后將會(huì)比亮度信號(hào)有少量延時(shí)（約0.7秒）。為了使亮度信號(hào)

10、和色度信號(hào)同時(shí)到達(dá)加法器，在亮度通道中就必須加入相應(yīng)的延時(shí)補(bǔ)償電路。 （BY）信號(hào)與相位為00的副載波一起送到U平衡調(diào)制器，得到的調(diào)幅信號(hào)FU輸往加法器；（RY）信號(hào)和由電子倒相關(guān)送來(lái)的相位為900的逐行倒相的副載波一同送往V平衡調(diào)制器，得到的調(diào)幅信號(hào)FV也送往加法器。FU與FV在加法器中相加，便得到正交調(diào)幅的色度信號(hào)F（或C）。由加法器得到的逐行倒相正交平衡調(diào)幅的色度信號(hào)，通過(guò)諧波濾波器濾除副載波的高次諧波后再送至加法器官電路，與亮度信號(hào)、復(fù)合同步信號(hào)、消隱信號(hào)混合成彩色全電視信號(hào)的視頻信號(hào)，電后送至發(fā)射機(jī)調(diào)制圖像載波。電視機(jī)的解碼是編碼的逆過(guò)程。編碼器是將R、G、B三基色信號(hào)進(jìn)行處理，然后

11、變換成視頻信號(hào)輸出；而解碼器則是從視頻信號(hào)中再變換出R、G、B三基色信號(hào)。2.2彩色電視機(jī)的解碼過(guò)程及框圖圖2.2解碼框圖PAL制解碼器的組成方框圖如2.2示。除虛線部分外，電路于NTSC制基本相同。 PAL制解碼器的作用與NTSC制解碼器作用一樣，都是實(shí)現(xiàn)從彩色全電視信號(hào)中恢復(fù)出三基色信號(hào)R 、G 、B。目前PAL制彩色電視機(jī)廣泛采用延時(shí)線型解碼器，其中包括：亮度通道、色度通道、基準(zhǔn)副載波恢復(fù)電路和解碼矩陣電路等四個(gè)組成部分。3梳狀濾波器組成和工作原理圖3.1梳狀濾波器框圖梳狀濾波器對(duì)于畫(huà)面質(zhì)量是非常重要的一個(gè)技術(shù)。一開(kāi)始,接收視頻的Video端子是Composite端子(比如RF射頻接口和

12、AV接口),它所能接收的信號(hào)叫Composite VideoSignal,即混合視頻信號(hào)(也稱復(fù)合信號(hào))。因?yàn)檫@個(gè)Composite(混合)信號(hào)包括了亮度(Luminance,用字母Y表示)和色度/彩度(Chrominace)兩方面的信號(hào),視頻電路要做的工作就是Y/C進(jìn)行分離處理,目前的梳狀濾波器是在保證圖像細(xì)節(jié)的情況下解決視頻信號(hào)亮色互竄的唯一方法,其內(nèi)部有許多按一定頻率間隔相同排列的通帶和阻帶,只讓某些特定頻率范圍的信號(hào)通過(guò),因?yàn)槠涮匦郧€象梳子一樣,故人們稱之為梳狀濾波器梳狀濾波器主要由延遲線和相加電路、相減電路構(gòu)成的，用以分離FU和FV。一個(gè)實(shí)際的梳狀濾波器電路如圖4-31所示。其中V

13、1為延時(shí)激勵(lì)放大器，DL為延遲線，T1為裂相變壓器、L1為調(diào)諧電感，C2為耦合電容。色度信號(hào)F經(jīng)電容C1耦合加于V1基極，經(jīng)放大后由集極輸出，再經(jīng)延遲線由A點(diǎn)加至裂相變壓器T1上端，取自Rw的直通信號(hào)經(jīng)C2耦合加至T1中點(diǎn)，這樣可在輸出端分別得到相加和相減輸出。將直通信號(hào)和延遲信號(hào)分別以u(píng)n和un-1表示，其輸出電壓的合成原理圖如圖4-32等效電路所示。調(diào)節(jié)Rw可保證兩信號(hào)幅度嚴(yán)格相等，輸出分離更徹底。 延遲線DL多為超聲延遲線，它由輸入、輸出壓電換能器和延遲介質(zhì)組成。壓電換能器由多晶壓電陶瓷薄片制成，當(dāng)信號(hào)加到輸入壓電換能器兩端面的電極上時(shí)，輸入信號(hào)在延遲介質(zhì)中激起機(jī)械振動(dòng)，形成超聲波。延遲

14、介質(zhì)多為熔融石英或玻璃，超聲波在玻璃中傳播速度較低，再將其制作成如圖4-33形式，經(jīng)多次反射超聲波方到達(dá)輸出換能器還原為電信號(hào)，這樣使可大大地縮小延遲線體積。為使超聲波按規(guī)定的路徑傳播，減少不規(guī)則反射引起的干擾雜波，在延遲線表面涂有若干吸聲點(diǎn)，吸聲點(diǎn)所涂吸聲材料為橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂和鎢粉配制而成。最后用塑料外殼封裝，以減小外界的影響。4同步檢波電路圖 4.1 同步檢波器同步檢波器是平衡調(diào)幅波檢波器，可由色度分量FU、FV解調(diào)出相應(yīng)色差信號(hào)UB-Y、UR-Y。要使同步檢波器正常工作，還必須恢復(fù)發(fā)送端被抑制掉的副載波信號(hào)。即必須輸入兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)是待解調(diào)的平衡調(diào)幅波FU或FV；另一個(gè)是接收機(jī)內(nèi)再生的副

15、載波信號(hào)fSC。兩個(gè)信號(hào)應(yīng)嚴(yán)格保持同頻率、同相位，才能正常地完成檢波過(guò)程; 否則, 將降低檢波效率，且使解調(diào)器輸出互相串色，產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象。為此，B-Y同步檢波器應(yīng)輸入FU及相位為0的再生副載波fSC，才能檢出U（或UB-Y）分量；R-Y同步檢波器應(yīng)輸入逐行倒相的FV及相位90逐行倒相的再生副載波fSC， 才能檢出V（或UR-Y）分量。檢波器輸出端應(yīng)設(shè)置低通濾波器， 以濾除輸出信號(hào)中的殘余副載波等高頻分量。必須指出：一個(gè)解碼中必須有兩個(gè)同步檢波器，各從相應(yīng)的色度信號(hào)分量中解調(diào)出色差信號(hào)來(lái)。這兩個(gè)同步檢波器按其工作對(duì)象分別稱為R-Y同步解調(diào)器（或V同步解調(diào)器）和B-Y同步解調(diào)器（或U同步解調(diào)器

16、）。由于兩個(gè)色度分量是正交的， 為滿足同步解調(diào)器的同步要求，送到這兩個(gè)同步解調(diào)器去的基準(zhǔn)副載波也必須是正交的； 又由于色度分量FV是逐行倒相的，所以送到R-Y同步解調(diào)器中去的基準(zhǔn)副載波也必須是逐行倒相的。這兩個(gè)基準(zhǔn)副載波也相應(yīng)地被稱為R-Y基準(zhǔn)副載波（或V基準(zhǔn)副載波）和B-Y基準(zhǔn)副載波（或U基準(zhǔn)副載波）。實(shí)際上，從同步檢波器解調(diào)出的色差信號(hào)U、V還必須經(jīng)過(guò)去壓縮放大器，才能恢復(fù)出原來(lái)的色差信號(hào)UB-Y、和UR-Y。即通過(guò)適當(dāng)安排色差信號(hào)放大器的增益給U、V信號(hào)以不同的放大倍數(shù)。具體些說(shuō)，將U信號(hào)放1/0.493=2.03倍，V信號(hào)放大1/0.877=1.14倍，就分別成了UB-Y、和UR-Y信

17、號(hào)。 總 結(jié)通過(guò)一個(gè)星期的努力，課程設(shè)計(jì)終于做完了，心里的一塊大石頭也落地了，總的來(lái)說(shuō)，收獲不少。通過(guò)這次彩色電視機(jī)編碼器與解碼器設(shè)計(jì)，掌握了彩色電視信號(hào)的變換過(guò)程，了解了編碼器與解碼器的組成及信號(hào)流程以及對(duì)同步檢波器、梳狀濾波器的工作原理有了更進(jìn)一步的掌握。同時(shí)，自己也對(duì)文檔、畫(huà)圖等辦公軟件有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)利用心得。致 謝本次課程設(shè)計(jì)對(duì)與我來(lái)說(shuō)是學(xué)習(xí)本專業(yè)的一段經(jīng)歷,從設(shè)計(jì)之初的無(wú)從下手到設(shè)計(jì)工作的圓滿完成,期間遇到了諸多的問(wèn)題和困難。但在老師的細(xì)心指導(dǎo)和幫助下,通過(guò)自己的努力,最終這些問(wèn)題與困難都得到了圓滿解決。使我可以按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)并使自己的專業(yè)知識(shí)與綜合能力都得到了相應(yīng)的提高。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中。老師在百忙中對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了指導(dǎo)。老師首先細(xì)致地為我解題;當(dāng)我迷茫于眾多的資料時(shí),她又為我提綱挈領(lǐng)、梳理脈絡(luò),使我確立了本文的框架。感謝老師對(duì)我的論文不厭其煩的細(xì)心指點(diǎn)。在論文寫(xiě)作中,每周都能得到老師的親切指點(diǎn)。從框架的完善,到內(nèi)容的擴(kuò)充;從行文的用語(yǔ)到格式的規(guī)范;老