第6章 電視信號接收與顯示原理

第6章電視信號接收與顯示原理黑白電視接收機分三大部分：通道部分、掃描部分、電源部分。黑白電視接收機原理框圖§6.1模擬電視信號的接收PAL彩色電視接收機的組成信號通道高頻調諧器中頻放大器伴音通道圖像通道（PALD解碼器）亮度通道色度通道副載波恢復電路解碼矩陣自動色度控制（ACC），自動消色器（ACK）等掃描電路同步分離行、場掃描電路電源低壓開關電源高壓、中壓整流電源主控系統(tǒng)紅外遙控微處理器

PAL彩色電視接收機方框圖6.2模擬電視機高頻、中頻電視信號處理6.2.1高頻電視信號的接收高頻調諧器——從天線接收的電信號中選出所需頻道的高頻電視信號，經(jīng)放大、混頻，獲得圖像中頻和伴音中頻電視信號。甚高頻頻段（VHF）:48MHz~223MHz超高頻頻段（UHF）:470MHz~960MHz圖像中頻（PIF）:38MHz伴音中頻（SIF）：31.5MHz混頻通過超外差本振與電視（圖像、伴音）高頻信號混頻產(chǎn)生（圖像、伴音）中頻電視信號：例如12頻道：254.25－216.25＝38[MHz]254.25－222.75＝31.5[MHz]輸入電路高頻放大混頻本振電調諧PIFSIF將高頻電視信號變?yōu)橹蓄l電視信號的好處：1.中頻頻帶固定，便于控制頻響，易于改善選擇性。2.在較低的頻率下，易于實現(xiàn)高的放大增益，也不會反饋到高放級而引起自激，因此可以提高靈敏度。輸入電路：——實現(xiàn)天線、饋線與高頻放大器之間的阻抗匹配?！档透蓴_信號幅度，提高選擇性。（干擾：中頻干擾，鏡像干擾，交調干擾，VHF高低頻道干擾，UHF對VHF頻道干擾，拍頻干擾，本振輻射干擾。）高頻放大：——通頻帶與電視信號頻帶相適應，各頻道有足夠的增益?！銐虻木€性動態(tài)范圍。——低噪波系數(shù)。噪波系數(shù)：整機噪波系數(shù)與各級噪波系數(shù)的關系：降低輸入電路與前級噪波系數(shù)，提高前級增益。本振：要求本振頻率穩(wěn)定，采用自動頻率微調（AFT）抑制本振頻率漂移。電調諧用反向偏壓的變容二極管作為LC振蕩回路的電容器，用連續(xù)可調的直流電壓改變變容二極管的結電容，實現(xiàn)本振回路的調諧。高頻混頻中放檢波本振鑒頻高頻電視信號至視放變容二極管調諧電路調諧關系：Rw↑→U↑→Cj↑

→fo↑頻率覆蓋的頻段劃分調諧器頻率從最高頻變化到最低頻，其比值稱為頻率覆蓋系數(shù)Kf:對于VHF頻段：Ch1fmin=52.5MHzCh12fmax=219MHz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：

目前器件尚達不到，所以單從調整變容二極管電壓覆蓋1-12頻道是不可能的，故設計電路如右。開關K打到-4V時，開關二極管導通，電感線圈短路，電感量減小，對應高頻段（6-12頻道）；開關K打到+12V時，開關二極管截止，電感量較大，對應低頻段（1-5頻道）。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。而UHF頻段Ch13fmin=474MHz,Ch56fmax=954MHz所需調諧回路的覆蓋系數(shù)較小，電調諧回路不需分段。1-56-12UHFW用來選臺，若+30V沒有，則收不到臺。K用來頻段選擇。VD為開關二極管。VDB為變容二極管。6.2.2中頻電視信號的放大接收機的靈敏度主要取決于中放電路增益，電視機各級增益分配：高頻調諧器——25dB,中放——72dB,檢波——-12dB,視放——40dB。中放電路由3～4級差分放大器組成增益：——分立器件：60～70dB——集成電路：40～50dB（乘法檢波器，負擔小）中放幅頻特性：fPIF0.750.750dB-6dB-3dBfSIF39.53833.57fSCIF31.530-30dB以下約5MHz-50dB以下fACB對比：發(fā)射機幅頻特性表示接收機圖像中頻準確地對應于A點（斜線的中點）——所希望的平滑的幅頻特性；表示接收機中頻對應于B點——高頻衰減；表示接收機中頻對應于C點——高頻加強，低頻相對減弱。中放幅頻特性的數(shù)學分析通過同步檢波，雙邊帶部分和單邊帶部分均得到正確復原。設圖像中頻為，當時，中放幅頻特性為1(對應于A點)；雙邊帶部分的中頻放大：單邊帶部分的中頻放大：自動增益控制（AGC）

天線接收信號強度100uv~200mv，中放AGC>40dB,高放AGC>20dB聲表面波濾波器（SAWF）

——位于高、中頻電路之間，實現(xiàn)中放幅頻特性。輸入IDT輸出IDT負載信號源SAW壓電介質基片吸聲材料吸聲材料電—聲/聲—電轉換IDT——叉指形換能器6.2.3視頻信號檢波限幅放大器模擬乘法器低通濾波器圖像中頻信號視頻信號由于中放輸出信號存在載波正交分量，需要采用同步檢波器。6.3模擬電視機視頻電視信號的處理PALD解碼器:由亮度通道、色度通道和副載波恢復電路組成。5步信號處理過程：1.亮色分離2.色同步信號與色度信號的分離3.紅、藍色度分量的分離4.同步檢波，將色度信號變換成色差信號5.解碼矩陣，將亮度信號、色差信號變換成3基色信號6.3.1亮度信號處理1.亮色分離（1）頻帶分離法CVBS通過中心頻率為彩色副載頻的窄帶陷波器濾除色度信號主要能量。CVBS通過中心頻率為彩色副載頻的帶通濾波器分離出色度信號。亮度信號CVBS色度信號和色同步信號優(yōu)點：簡單，成本低。缺點：亮色分離不干凈，殘存亮色互串現(xiàn)象。高頻亮度信號受損，圖像清晰度下降。自動清晰度控制（ARC）電路：當彩色電視機接收黑白電視信號或彩色電視信號色度很弱時，為了能收看到全清晰度的黑白圖像，副載波陷波電路自動斷開。（2）梳狀濾波法（見第3章）2.延遲:亮度通道帶寬6MHz，色度帶通濾波器帶寬2.6MHz，信號延時與帶寬成反比，為使亮度信號與色度信號同時到達解碼矩陣，在亮度通道中插入0.5us~1us的延遲電路。3.放大與頻率補償:亮度信號帶寬6MHz，需要寬頻帶亮度放大器，及高頻增益補償；放大器的增益和直流電平可調，前者可改變對比度，后者可改變亮度。6.3.2圖像清晰度增強由于信號通路高頻衰減和孔闌效應，使圖像水平清晰度下降。電視信號的水平清晰度主要決定于亮度信號的特性。對亮度信號進行水平清晰度增強。方法：1.輪廓校正低頻大幅度信號的邊緣校正高頻小幅度信號的細節(jié)校正——通過校正電路實現(xiàn)。2.掃描速度調制——通過驅動顯像管的速度調制線圈實現(xiàn)。加速加速減速原信號校正前校正后合成磁場邊緣微分6.3.3色度信號處理1.帶通放大器與自動彩色控制（ACC）電路為保證色度信號幅度穩(wěn)定，用色同步信號峰值檢波取得的控制電壓，控制色度帶通放大器的增益。2.色度信號與色同步信號的分離由行同步脈沖經(jīng)過一定的延時產(chǎn)生門控脈沖，控制交替導通的色同步消隱電路和色同步選通電路。3.u(t)和v(t)分離通過梳狀濾波器進行頻譜分離（見第3章）4.同步檢波用兩個模擬乘法器組成同步檢波器（見第3章）5.副載波恢復電路ec(t)+eb(t)色同步選通鑒相器低通壓控晶振副載頻放大移相半行頻選通放大雙穩(wěn)PAL開關移相U檢波V檢波+90-900180090行同步脈沖ACCACKPAL識別信號（P脈沖）00ACK——自動彩色消除eb(t)6.4電視圖像的同步、掃描與顯示6.4.1同步信號的分離幅度分離：采用限幅切割方法將復合同步信號與圖像信號分離；頻率分離：利用微分電路和積分電路將行同步信號與場同步信號分離。復合同步信號分離先鉗位后限幅，克服圖像內容變化和低頻干擾的影響。采用晶體管由截止到導通的正向分離方式，以保證同步信號前沿的準確性。－ERcRC－E~06.4.2CRT掃描電路1.作用為偏轉線圈提供行、場掃描電流；為顯像管提供行、場消隱脈沖；提供電視機所需的一些電壓及控制脈沖。2.特點積分電路分離出來的場同步信號比較干凈，采用直接同步方式，直接控制場振蕩，使場掃描同步。微分電路分離出來的行同步信號夾雜著脈沖干擾，采用間接同步方式，通過32fH壓控振蕩器、分頻器、自動頻率相位控制（AFPC），控制行振蕩，使行掃描同步。場偏轉線圈以電阻分量為主，行偏轉線圈以電感分量為主，為獲得鋸齒波電流，場激勵信號為脈沖鋸齒波，行激勵信號為方波脈沖。行輸出電路工作在高反壓、大電流狀態(tài)，由分立元件組成。掃描需要非線性失真校正。6.4.3行輸出電路T1——行推動變壓器；LH——行偏轉線圈；VT——行輸出管；LT——行線性調節(jié)器；VD——阻尼二極管；C——逆程電容；Cs——S形校正電容；T2——行輸出變壓器。L’>>LH>>LT

T1T2CsLHLTCVDVT+EL’THt/2THrTHttttUbIyUct1t2t3t4t5t6UcmVTVDLHEC等效電路正程后半段：由VT、LH、E完成逆程：由LH、C自由振蕩完成正程前半段：由VD、LH、E完成高壓、中壓及部分低壓的產(chǎn)生行輸出變壓器將行逆程脈沖變壓、整流和濾波，得到彩色顯像管所需的高壓（20kV~30kV），中壓（加速極電壓幾百伏，聚焦極電壓幾千伏），視放管所需的中壓（100～200V），以及部分低壓。優(yōu)點：簡單實用，掃描中斷高壓自動消失，保護顯像管。掃描非線性失真校正——場掃描非線性失真校正——行掃描非線性失真校正6.4.5顯像管及其顯示原理參見第２章6.5采用數(shù)字處理技術的電視機

6.5.1數(shù)字處理電視機的組成從生產(chǎn)成本考慮，數(shù)字化處理只對視頻檢波后、視放末級前的視頻信號，以及伴音鑒頻后、功放前的音頻信號進行；抽樣頻率選為彩色副載頻的4倍：

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)生的差拍對亮度信號的干擾。

fs-2fsc=2fsc>fmax——無影響

fs-3fsc=fsc——色度差拍干擾落入亮度頻譜空隙fs-4fsc＝0——能量很小，可忽略同步分離，行場掃描及同步部分以數(shù)字方式進行；調諧器的選臺、遙控及視頻、音頻控制以數(shù)字方式進行；數(shù)字處理電視機的優(yōu)點：提高圖像質量（亮色分離較徹底，逐行掃描消除閃爍等）增加功能（多畫面，畫中畫，靜止畫面等）增值服務（可視數(shù)據(jù)，文字廣播等）提高生產(chǎn)效率，降低成本；適用于各種彩色電視制式。6.5.2用數(shù)字處理方法實現(xiàn)亮色分離數(shù)字梳狀濾波器使延遲前后的信號具有相同的幅度和嚴格的延遲時間；不但可以實現(xiàn)行梳狀濾波，還可以實現(xiàn)場或幀梳狀濾波，做到亮色主譜線以及副譜線的完善亮色分離。

行梳狀濾波器（2行延遲電路）PAL6.5.3數(shù)字處理電視機的主控系統(tǒng)1.電視機主控系統(tǒng)的功能主控系統(tǒng)包括紅外遙控和微處理器兩部分正常工作模式：選臺及預置模擬量控制（對比度、亮度、色飽和度、清晰度、音量、高低音、平衡等）開/關機、待機、AV/TV、靜音等屏幕顯示控制圖文電視控制畫中畫控制調試模式維修模式2.主控系統(tǒng)的組成CPU鍵盤本機接口電路輔助電源字符發(fā)生器遙控發(fā)送遙控接收頻段譯碼節(jié)目存儲器對比度控制亮度控制色飽和度控制音量控制屏幕顯示控制主電源控制調諧控制紅外LED3.數(shù)字調諧選臺兩種方式：電壓合成選臺，頻率合成選臺電壓合成選臺：直接將變容二極管的調諧電壓A/D轉換為數(shù)字量存入EEPROM，選臺時經(jīng)D/A轉換為模擬量控制變容二極管和輸入、高放、混頻電路；頻率合成選臺：由4MHz石英晶體振蕩器經(jīng)1024分頻產(chǎn)生基準頻率，每一個電視頻道對應一個整數(shù)M，保存在EEPROM中，選臺時讀出M產(chǎn)生該頻道的本振頻率，經(jīng)M分頻與基準頻率鎖相（PLL）。4.消除閃爍技術隔行變逐行：行重復法——利用行存儲器每行重復顯示兩次行插入法——將相鄰兩行的平均值插入到兩行之間；倍場頻幀重復法場重復法場插入法6.6數(shù)字電視信號的接收根據(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道編碼及調制方式。每一種類型又有ATSC、DVB和ISDB等不同的制式。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，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。

6.6.1數(shù)字地面廣播電視信號的接收調諧器IF濾波及同步檢測同步及定時干擾抑制信道均衡去交織物理接口相位跟蹤格形解碼RS譯碼去隨機化去MPEG解復用VSB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920MHz，第二中頻頻率為44MHz。信道濾波和VSB載波恢復：用FPLL(FrequencyandPhaseLockedLoop)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A/D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PLL（鎖相環(huán)）提供一個規(guī)則的10.76MHz符號時鐘。由一個4符號同步相關器實現(xiàn)數(shù)據(jù)段同步檢測。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#2基準信號逐符號地進行差值運算。信道均衡器：根據(jù)場同步數(shù)據(jù)段中的PN511和PN63偽隨機訓練序列，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PLL中尚未完全消除的相位噪聲

。其他部分參見第４章6.6.2數(shù)字衛(wèi)星電視信號的接收數(shù)字衛(wèi)星電視調諧器

Ku波段

數(shù)字衛(wèi)星電視信道解碼

6.6.3數(shù)字有線電視信號的接收數(shù)字有線電視信道解碼

來自有線電視前端的VHF波段(48.5～350MHz)數(shù)字信號，在接收機調諧器中轉換為36.15MHz的中頻，送入中頻接口。

6.7數(shù)字電視機頂盒機頂盒：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。解復用器：從TS流中篩選出所收看節(jié)目的PES流。視頻解碼器：對PES流進行MPEG-2解碼。PAL/NTSC編碼器和D/A轉換器：將YUV數(shù)據(jù)轉換為模擬全電視信號。數(shù)字電視機頂盒的結構示意圖6.7.2機頂盒信號處理基本技術聲像同步 為了保證解碼器聲音與圖像的精確同步，編碼器在視頻PES包、音頻PES包和傳送流中都插入了定時信息。傳送流解復用 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。圖視頻解碼 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、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、解碼控制器和參考幀存儲器組成。圖

解碼圖像的后處理格式轉換、逐行/隔行轉換等電子節(jié)目指南功能 機頂盒的電子節(jié)目指南（EPG，ElectronicProgramGuide）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)目進行播放或錄制。6.7.2機頂盒信號處理基本技術

PAT：PID為固定的0x0000，給出本傳送流中共包含幾套節(jié)目，并給出每套節(jié)目對應的PMT的PID。

PMT：列出該套節(jié)目中的視頻、音頻等所在TS包的PID。

CAT：PID為固定的0x0001，給出條件接收授權管理信息所在TS包的PID。

NIT：給出廣播網(wǎng)絡中其他頻道的調諧信息。在TS流中包含節(jié)目特定信息(PSI)，包括：節(jié)目關聯(lián)表(PAT)，節(jié)目映射表(PMT)，條件接收表(CAT)，網(wǎng)絡信息表(NIT)。視頻解碼器系統(tǒng)框圖機頂盒的系統(tǒng)框圖

信道解碼上網(wǎng)功能信源解碼

硬盤錄像功能USB接口SDTV機頂盒硬件系統(tǒng)舉例：DCF8721信道解碼器的系統(tǒng)框圖BCM7115系統(tǒng)框圖

機頂盒軟件模塊的依賴關系第6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？6.3電視接收機中行、場掃描電路如何與攝像端同步？行與場的同步方法有什么區(qū)別？第6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求？答：（1）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：60~70dB，集成電路：40~50dB。（3）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VHF頻段（48MHz~223MHz）和UHF頻段（470MHz~960MHz）的高頻電視信號，對于所接收的頻道具有良好的