第6章電視信號接收與顯示原理

1、第第6章章 電視信號接收與顯示原理電視信號接收與顯示原理v黑白電視接收機分三大部分：通道部分、掃描部黑白電視接收機分三大部分：通道部分、掃描部分、電源部分。分、電源部分。黑白電視接收機原理框圖黑白電視接收機原理框圖6.1 模擬電視信號的接收模擬電視信號的接收PAL彩色電視接收機的組成彩色電視接收機的組成信號通道信號通道高頻調諧器高頻調諧器中頻放大器中頻放大器伴音通道伴音通道圖像通道（圖像通道（PALD解碼器）解碼器）亮度通道亮度通道色度通道色度通道副載波恢復電路副載波恢復電路解碼矩陣解碼矩陣自動色度控制（自動色度控制（ACC），自動消色器（），自動消色器（ACK）等）等掃描電路掃描電路同步分離

2、同步分離行、場掃描電路行、場掃描電路電源電源低壓開關電源低壓開關電源高壓、中壓整流電源高壓、中壓整流電源主控系統(tǒng)主控系統(tǒng)紅外遙控紅外遙控微處理器微處理器 天線高頻調諧器中放伴音檢波圖像檢波視頻前置同步分離伴音放大限幅ARC電 路、鑒頻器鑒相器低放亮度放大帶通放大自動色度控制(ACC)色同步選通放大消色亮度延遲PAL識別副載波晶振電子開關DLV同步檢波U同步檢波R-Y放大B-Y放大90移相揚聲器解碼矩陣R輸出G輸出B輸出PALD解碼器彩色顯像管偏轉線圈220V交流開關穩(wěn)壓電 源直流掃描電路高壓、中壓整流節(jié)目存儲本機鍵盤遙控接收遙控發(fā)送微控制器接口電路亮度控制飽和度控制屏幕顯示音量控制開/關機控制

3、靜音AV/ TV遙控系 統(tǒng)圖6-4 P A L 制 彩 色 電 視 接收機方框 圖頻道選擇副載波吸收PIFLOpfff SIFLOSfff pfsf3831.5LOf輸入輸入電路電路高頻高頻放大放大混頻混頻本振本振電調諧電調諧PIFSIF輸號輸號FN入入信信的的信信噪噪比比出出信信的的信信噪噪比比32111211FFFFPPPNNNNKKK對于對于VHF頻段：頻段： Ch1 f fmin = 52.5MHz Ch12 f fmax = 219MHz需調諧回路的覆蓋系數(shù)為：需調諧回路的覆蓋系數(shù)為： 則要求變容二極管的變容比為：則要求變容二極管的變容比為：目前器件尚達不到，所以單從調整變容二極目前

4、器件尚達不到，所以單從調整變容二極管電壓覆蓋管電壓覆蓋1-12頻道是不可能的，故設計電頻道是不可能的，故設計電路如右。開關路如右。開關K打到打到-4V時，開關二極管導時，開關二極管導通，電感線圈短路，電感量減小，對應高頻通，電感線圈短路，電感量減小，對應高頻段（段（6-12頻道）；頻道）；開關開關K打到打到+12V時，開關二時，開關二極管截止，電感量較大，對應低頻段（極管截止，電感量較大，對應低頻段（1-5頻頻道）。這樣變容二極管變容比降低。這在電路上道）。這樣變容二極管變容比降低。這在電路上有一個三聯(lián)開關。有一個三聯(lián)開關。1-5 6-12 UHFW用來選臺，若用來選臺，若+30V沒有，則收沒

5、有，則收不到臺。不到臺。K用來頻段選擇。用來頻段選擇。VD為為開關二極管。開關二極管。VDB為變容二極管。為變容二極管。 v vfPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下以下約約5MHz-50dB以下以下f 表示接收機圖像中頻準確地對應于表示接收機圖像中頻準確地對應于A A點（點（斜線的中點）斜線的中點）所所希望的平滑的幅頻特性；希望的平滑的幅頻特性； 表示接收機中頻對應于表示接收機中頻對應于B點點高頻衰減；高頻衰減； 表示接收機中頻對應于表示接收機中頻對應于C點點高頻加強，低頻相對減弱。高頻加強，低頻相對減弱。中放幅頻特性

6、的數(shù)學分析中放幅頻特性的數(shù)學分析( ) 00001cos2cos 2coscossinsincmmcmmmmu tUtUtUUttUt t 00( ) 000000000011cos1cos1cos2211coscoscos2211coscos22coscossinsin（ ）（ ）- cmmmmmmcmmmmmmmmmmcmmmmmu tUtUtUtUtUtUtUtUtUUtt Ut t 輸入輸入 IDT輸出輸出 IDT負載負載信號源信號源SAW壓電介質基片壓電介質基片吸聲材料吸聲材料吸聲材料吸聲材料電電聲聲/聲聲電轉換電轉換IDT6.2.3 001101100 ( )coscossinsi

7、n( )cos1( )( ) ( )coscos 2cos21 sinsin 2sin2cmmmmmSDcmmmmmu tUUttUttu tUtutKu t u tKU UUttKUtt雙邊帶部分的中頻放大：準同步檢波：限幅限幅放大器放大器模擬模擬乘法器乘法器低通低通濾波器濾波器圖像中頻信號圖像中頻信號視頻信號視頻信號( )u t1( )u t1100211( )coscossinsin2201( )cos2( )coscossinsinSDcmmmmmSDcmmcmmmmutKU UUtKUtutKU UUtu tUUttUtt濾除 次諧波分量：調整外接調諧回路，使 ，得檢波輸出：通過后續(xù)

8、電路的鉗位和增益調整可完全復原視頻信號。單邊帶部分的中頻放大：類似上面的證明，得到與雙邊帶部分一樣的檢波輸出。6.3.1 亮度信號處理亮度信號處理scfscfec(t)+eb(t) 色同步色同步選通選通鑒相器鑒相器低通低通壓控壓控晶振晶振副載副載頻放頻放大大移相移相半行頻半行頻選通放選通放大大雙穩(wěn)雙穩(wěn)PAL開關開關移相移相U檢波檢波V檢波檢波+90-900180090行同步脈沖行同步脈沖ACCACKPAL識別信號識別信號（P脈沖）脈沖）0-900001800+90090000180eb(t)ERcRCE06.4.3 行輸出電路T1 行推動變壓器行推動變壓器； LH行偏轉線圈行偏轉線圈；VT行輸

9、出管行輸出管； LT行線性調節(jié)器行線性調節(jié)器；VD阻尼二極管阻尼二極管； C逆程電容逆程電容；CsS形校正電容形校正電容； T2 行輸出變壓器行輸出變壓器。 LLHLT T1T2CsLHLTCVDVT+ELTHt /2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效電路等效電路1218102rHtcmrTL CusTuEEET fs=4fsc降低由于量化產(chǎn)生的副載波的高次諧波與采樣頻率產(chǎn)生的降低由于量化產(chǎn)生的副載波的高次諧波與采樣頻率產(chǎn)生的差拍對亮度信號的干擾。差拍對亮度信號的干擾。fs-2fsc=2fscfmax無影響無影響fs-3fsc=fsc色度差拍干擾落

10、入亮度頻譜空隙色度差拍干擾落入亮度頻譜空隙fs-4fsc0能量很小，可忽略能量很小，可忽略122HZ2HZ12PALieceeceYUV2sinsct2cossctYYvuf(1)HnfHnf( )H f( )sin 2HH ff f 根據(jù)傳輸信道的不同，數(shù)字電視分為衛(wèi)星、有線和地面廣根據(jù)傳輸信道的不同，數(shù)字電視分為衛(wèi)星、有線和地面廣播三種不同的類型，分別采用適應傳輸媒體特性的不同的信播三種不同的類型，分別采用適應傳輸媒體特性的不同的信道編碼及調制方式。每一種類型又有道編碼及調制方式。每一種類型又有ATSC、DVB和和ISDB等等不同的制式。不同的制式。從數(shù)字電視信號的接收來看，它們在視頻、音

11、頻、數(shù)據(jù)的從數(shù)字電視信號的接收來看，它們在視頻、音頻、數(shù)據(jù)的解復用方面和視頻信源解碼方面都是相同的解復用方面和視頻信源解碼方面都是相同的 ，不同類型數(shù)字，不同類型數(shù)字電視信號的接收主要是在信道解碼和解調方式上有區(qū)別。電視信號的接收主要是在信道解碼和解調方式上有區(qū)別。 調諧器調諧器IF濾波濾波及同步及同步檢測檢測同步及定時同步及定時干擾干擾抑制抑制信道信道均衡均衡去交去交織織物物理理接接口口相位相位跟蹤跟蹤格形格形解碼解碼RS譯碼譯碼去隨去隨機化機化去去MPEG解復用解復用VSB接收機信道解碼和解調部分方框圖接收機信道解碼和解調部分方框圖調諧器：兩個中頻的雙轉換型調諧器，第一中頻頻率為調諧器：兩

12、個中頻的雙轉換型調諧器，第一中頻頻率為920MHz，第二中頻頻率為，第二中頻頻率為44MHz。信道濾波和信道濾波和VSB載波恢復：用載波恢復：用FPLL(Frequency and Phase Locked Loop)電路由導頻信號實現(xiàn)載波恢復。電路由導頻信號實現(xiàn)載波恢復。段同步和符號時鐘恢復：由段同步和符號時鐘恢復：由A/D轉換器將同步和數(shù)據(jù)復合基帶轉換器將同步和數(shù)據(jù)復合基帶信號轉換為數(shù)字信號。由信號轉換為數(shù)字信號。由PLL（鎖相環(huán)）提供一個規(guī)則的（鎖相環(huán)）提供一個規(guī)則的10.76MHz符號時鐘。由一個符號時鐘。由一個4符號同步相關器實現(xiàn)數(shù)據(jù)段同步符號同步相關器實現(xiàn)數(shù)據(jù)段同步檢測。檢測。數(shù)據(jù)

13、場同步檢測：每個接收的數(shù)據(jù)段與接收機中場數(shù)據(jù)場同步檢測：每個接收的數(shù)據(jù)段與接收機中場#1和場和場#2基準信號逐符號地進行差值運算?；鶞市盘栔鸱柕剡M行差值運算。信道均衡器：根據(jù)場同步數(shù)據(jù)段中的信道均衡器：根據(jù)場同步數(shù)據(jù)段中的PN511和和PN63偽隨機訓偽隨機訓練序列練序列 ，用自適應線性數(shù)字濾波器進行信道均衡，抑制碼間干用自適應線性數(shù)字濾波器進行信道均衡，抑制碼間干擾擾 。相位跟蹤環(huán)：通過附加的判決反饋環(huán)路，進一步去除中頻相位跟蹤環(huán)：通過附加的判決反饋環(huán)路，進一步去除中頻PLL中尚未完全消除的相位噪聲中尚未完全消除的相位噪聲 。其他部分參見第章其他部分參見第章 6.6.2 數(shù)字衛(wèi)星電視信號的

14、接收數(shù)字衛(wèi)星電視信號的接收 Ku波段波段 6.6.3 數(shù)字有線電視信號的接收數(shù)字有線電視信號的接收數(shù)字有線電視信道解碼數(shù)字有線電視信道解碼 來自有線電視前端的來自有線電視前端的VHF波段波段(48.5350MHz)數(shù)字信號，在數(shù)字信號，在接收機調諧器中轉換為接收機調諧器中轉換為36.15MHz的中頻，送入中頻接口。的中頻，送入中頻接口。 機頂盒：用模擬電視收看數(shù)字電視廣播的附加設備。機頂盒：用模擬電視收看數(shù)字電視廣播的附加設備。包括信道解碼和信源解碼兩部分。包括信道解碼和信源解碼兩部分。解復用器：從解復用器：從TS流中篩選出所收看節(jié)目的流中篩選出所收看節(jié)目的PES流。流。視頻解碼器：對視頻解碼

15、器：對PES流進行流進行MPEG-2解碼。解碼。PAL/NTSC編碼器和編碼器和D/A轉換器：將轉換器：將YUV數(shù)據(jù)轉換為數(shù)據(jù)轉換為模擬全電視信號。模擬全電視信號。調諧器信道解碼器解復用器視頻解碼器音頻解碼器CPUPAL/NTSC編碼器圖形疊加遙控器系統(tǒng)內存Flash/EEPROM解碼緩存外設接口SmartCard,遙控接收中頻TSAudioPES音頻輸出視頻輸出VideoPES信道部分信源部分地面/有線/衛(wèi)星D/AI2CD/A 數(shù)字電視機頂盒的結構示意圖數(shù)字電視機頂盒的結構示意圖 聲像同步聲像同步為了保證解碼器聲音與圖像的精確同步，編碼器在視頻為了保證解碼器聲音與圖像的精確同步，編碼器在視頻

16、PES包、音頻包、音頻PES包和傳送流中都插入了定時信息。包和傳送流中都插入了定時信息。 傳送流解復用傳送流解復用一路傳送流由多路一路傳送流由多路PES包組成，傳送流解復用就是從傳送流中分離出各路包組成，傳送流解復用就是從傳送流中分離出各路PES包的過程。解復用器的工作原理是從輸入的傳送流中過濾出那些包的過程。解復用器的工作原理是從輸入的傳送流中過濾出那些PID為特定值的包，并將其有效內容輸出到解碼器專用的存儲器中。為特定值的包，并將其有效內容輸出到解碼器專用的存儲器中。圖圖 視頻解碼視頻解碼視頻解碼器主要由系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)緩存器、變長解碼器、游程解碼器、視頻解碼器主要由系統(tǒng)控制器、數(shù)據(jù)緩存器

17、、變長解碼器、游程解碼器、系數(shù)產(chǎn)生器、宏塊存儲器、運動矢量產(chǎn)生器、運動補償電路、系數(shù)產(chǎn)生器、宏塊存儲器、運動矢量產(chǎn)生器、運動補償電路、IDCT、解碼、解碼控制器和參考幀存儲器組成?？刂破骱蛥⒖紟鎯ζ鹘M成。圖圖 解碼圖像的后處理解碼圖像的后處理格式轉換、逐行格式轉換、逐行/隔行轉換等隔行轉換等 電子節(jié)目指南功能電子節(jié)目指南功能機頂盒的電子節(jié)目指南（機頂盒的電子節(jié)目指南（EPG，Electronic Program Guide）功能是顯示）功能是顯示在一段時間內各個頻道上播出的節(jié)目的相關信息，并允許用戶從中選擇節(jié)在一段時間內各個頻道上播出的節(jié)目的相關信息，并允許用戶從中選擇節(jié)目進行播放或錄制。目

18、進行播放或錄制。 PAT：PID為固定的為固定的0 x0000，給出本傳送流中共給出本傳送流中共包含幾套節(jié)目，并給出每套包含幾套節(jié)目，并給出每套節(jié)目對應的節(jié)目對應的PMT的的PID。PMT：列出該套節(jié)目中的：列出該套節(jié)目中的視頻、音頻等所在視頻、音頻等所在TS包的包的PID。CAT： PID為固定的為固定的0 x0001，給出條件接收授權，給出條件接收授權管理信息所在管理信息所在TS包的包的PID。NIT：給出廣播網(wǎng)絡中：給出廣播網(wǎng)絡中其他頻道的調諧信息。其他頻道的調諧信息。在在TS流中包含流中包含節(jié)目特定信息節(jié)目特定信息(PSI)，包括：，包括：節(jié)目關聯(lián)表節(jié)目關聯(lián)表(PAT)，節(jié)目映射表，節(jié)

19、目映射表(PMT)，條件接收表，條件接收表(CAT)，網(wǎng)絡信息，網(wǎng)絡信息表表(NIT)。傳送流的內容節(jié)目1PMT PID 0 x0080節(jié)目2PMT PID 0 x0081PMT PID NITPMT PID 0 x0020節(jié)目1的內容PCRPID 0 x0100視頻PID 0 x0100音頻1PID 0 x0101音頻2PID 0 x0102PID= 0 x0000PMTPID= 0 x0080PID ECMPID 0 x0090節(jié)目2的內容PID PMTPID= 0 x0081PAT系統(tǒng)控制器數(shù)據(jù)緩存器變字長解碼器游程解碼器系數(shù)產(chǎn)生器宏塊存儲器解 碼 控 制 器運動矢量產(chǎn)生器參考幀存儲器運

20、動補償IDCT視頻PES視頻流解碼參數(shù)視頻YUV視頻解碼器系統(tǒng)框圖視頻解碼器系統(tǒng)框圖BCM7115DCF8721傳送流前面板RS232BCM441310/100EthernetEBI總線10/100BaseTxIDE系統(tǒng)內存S端子、復合視頻分量視頻（YCrCb）數(shù)字音頻 （SPDIF）模擬音頻（左/右聲道）SmartCardFlashUSBHDDI2CDVD-RW機頂盒的系統(tǒng)框圖機頂盒的系統(tǒng)框圖 信道解碼信道解碼上網(wǎng)功能上網(wǎng)功能信源解碼信源解碼 硬盤錄像功能硬盤錄像功能USB接口接口SDTV機頂盒硬件系統(tǒng)舉例：機頂盒硬件系統(tǒng)舉例：預選取可控增益混頻器聲表面波濾波器可控增益放大器43MHz低通濾

21、波器低通濾波器低通濾波器第一本振鎖相環(huán)天線環(huán)通28.8MHz晶體射隨器A/D均衡器與AGCI2C轉發(fā)器射隨器QAM解調前向糾錯第一中頻IF1=36MHzIF1IF1IF1IF1IF1接收范圍87894MHz天線輸入TV輸出射頻部分數(shù)字部分模擬中頻信號I2C信號TS接口I2CSTV0297調諧器AGC電壓中放AGC電壓調諧器AGC控制信號中放AGC控制信號DCF8721信道解碼器的系統(tǒng)框圖信道解碼器的系統(tǒng)框圖帶10bit精度A/D的1024/256/64QAM帶內解調器PAL/NTSC模擬視頻解碼器帶6bit精度A/D的帶外QPSK解調器功率放大器/鏡像消除濾波器帶10bit精度A/D的突發(fā)式Q

22、PSK到256QAM調制器用于FEC去交織的SRAMPOD/CA接口DVB/DES解擾器、ICAMDAVIC 1.2/1.5MAC支持PVR的帶內/帶外DigiCipher2/DVB傳送流處理器傳送流再復用器仲裁器/存儲器控制MPEG-2/DigiCipher2視頻解碼器Musicam/Dolby AC-3音頻解碼器V.90 MODEM接口Ultra DMAIDEUSB主控器MIPS32 CPU200 MHzBTSC解碼器帶濾波器和縮放器的Broadcom2D/3D圖形系統(tǒng)PaxelTM矢量RISC協(xié)處理器帶4路D/A的NTSC/PAL視頻編碼器模擬3/4頻道調制器帶立體聲D/A的PCM音頻引

23、擎外設接口：紅外發(fā)射/接收、IRDA、UART、SPI和I2C主控器、計數(shù)器、GPIO、LED、小鍵盤等Broadcom前端技術33/44 MHz中頻CVBS輸入70130 MHz066 MHzPOD接口 ISO7816EBI總線DDRSDRAM3/4頻道輸出CVBSS端子/RGB立體聲輸入立體聲輸出SPDIF傳送流端口（1394、外部CA）電話線接口/編解碼器硬盤USB外設BCM7115系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 條件接收即插即用設備驅動屏顯遙控文件系統(tǒng)Flash/EEPROMMPEG編碼器智能卡網(wǎng)絡設備驅動網(wǎng)絡協(xié)議視頻解碼實時時鐘用戶菜單EPG塊設備驅動節(jié)目數(shù)據(jù)庫交互功能上網(wǎng)功能圖形庫節(jié)目接收PVR

24、媒體服務業(yè)務信息解析音頻解碼解復用前端應用程序功能模塊驅動程序機頂盒軟件模塊的依賴關系 第第6章習題章習題6.1 電視接收機對高頻調諧器與中放的增益和頻率特性有何要電視接收機對高頻調諧器與中放的增益和頻率特性有何要求？求？6.2 在彩色電視接收機中，同步信號與圖像信號在哪一功能電在彩色電視接收機中，同步信號與圖像信號在哪一功能電路中依據(jù)什么原理被分離開？亮度和色度信號在什么電路中依路中依據(jù)什么原理被分離開？亮度和色度信號在什么電路中依據(jù)什么原理被分離開？據(jù)什么原理被分離開？6.3 電視接收機中行、場掃描電路如何與攝像端同步？行與場電視接收機中行、場掃描電路如何與攝像端同步？行與場的同步方法有什

25、么區(qū)別？的同步方法有什么區(qū)別？第第6章習題解答章習題解答6.1 電視接收機對高頻調諧器與中放的增益和頻率特性有何要電視接收機對高頻調諧器與中放的增益和頻率特性有何要求？求？答：答：（1）電視接收機對高頻調諧器增益的要求：）電視接收機對高頻調諧器增益的要求：25dB。（2）電視接收機對中放增益的要求：分立器件：）電視接收機對中放增益的要求：分立器件：6070dB，集成電路：集成電路：4050dB。（3）電視接收機對高頻調諧器頻率特性的要求：）電視接收機對高頻調諧器頻率特性的要求：輸入電路能接收輸入電路能接收VHF頻段（頻段（48MHz223MHz）和）和UHF頻段頻段（470MHz960MHz）的高頻電視信號，對于所接收的頻道具有）的高頻電視信號，對于所接收的頻道具有良好的選擇性和通頻帶。高放電路的通頻帶與電視信號頻帶相良好的選擇性和通頻帶。高放電路的通頻帶與電視信號頻帶相適應，有足夠的線性動態(tài)范圍。本振頻率穩(wěn)定。適應，有足夠的線性動態(tài)范圍。本振頻率穩(wěn)定。 0.75 0.750dB-6dB -3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下以下約約5MHz-50dB以下以下fMHz-30dB以下以下（4）電視接收機對中放頻率特性的要求：幅頻特性與）電視接收機對中放頻率特性的要求：幅頻特性與VSB調制調制方式相適應，使雙邊帶與單邊帶傳送