最新XXXX新彩色电视机原理与维修

何祖锡主编彩色电视机原理与维修（第2版）电子教案（第2章）高等职业教育电子信息类贯通制教材（电子技术专业）2007年11月第2章电视图像信号知识要点：1.彩色全电视信号的组成、作用与特点。2.电视信号的发送与接收。3.彩色电视机的基本电路组成。2.1电视制式2.1.1电视制式电视制式：是电视广播与接收机之间约定的特定方式或技术规范。电视制式包括了黑白电视制式和彩色电视制式两部分。1.黑白电视制式黑白电视制式包括了扫描的方式方法及参数，及图像信号与伴音信号的带宽、调制方式等主要参数。部分黑白电视制式参见表2.1。我国采用D/K制。第2章电视图像信号2.彩色电视制式彩色电视制式主要指彩色信号调制的方式方法。三种彩色电视的制式的标准见表2.2。我国采用PAL制。彩色电视机的制式应包括黑白制式与彩色制式两部分。我国彩色电视机的制式为。PAL-D/K制。2.1.2兼容制兼容制是指彩色和黑白电视节目可以互看的电视制式。兼容制彩色电视制式要求：（1）彩色电视信号中要有一个亮度信号，被黑白电视机接收显示黑白图像，又能被彩色电视机显示彩色图像的亮度（2）彩色电视信号中应有反映图像彩色的色度信号，用来传送图像的彩色。（3）彩色电视机与黑白电视机采用相同的黑白制式。2.1.3三种兼容制彩色电视制式1．NTSC制NTSC制一正交平衡调幅制。这种制式是用色差信号对彩色副载波进行正交平衡调幅，所以也称做正交平衡调幅制。该制式兼容性较好，具有图像色彩清晰及电视接收机电路结构简单等优点，但它对信号相位失真十分敏感，容易产生色调失真。采用NTSC制的国家和地区主要有美国、日本、加拿大、墨西哥及中国台湾等。2．PAL制PAL制一逐行倒相正交平衡调幅制。在NTSC制的基础上，将已调的红色差信号进行逐行倒相，克服了NTSC制的相位敏感性，使色调失真得到改善，但接收机电路较为较复杂。采用PAL制的国家主要有德国、芬兰、奥地利、中国等。3．SECAM制。SECAM制—轮行调频制。这种制式是亮度信号每行连续传送，两个色差信号逐行轮流传送。两个色差信号对两个频率不同的副载波调频后，插入亮度信号一起传送。克服了NTSC制的相位敏感性，同样也使接收机电路复杂化。而且，图像比前两种制式差。采用SECAM的国家主要有前苏联、法国、东欧各国及部分非洲国家。NTSC制、PAL制和SECAM制均可与黑白电视兼容，但因各种制式对色度信号传输处理的方式及解调电路存在差别，使得它们之间不能相互兼容。三种制式各有优缺点，所以它们能共存至今。2.2彩色全电视信号2.2.1亮度信号（Y或A）1．亮度信号的获得亮度信号形成示意图如图2.1所示。在彩色电视系统中，先将反映景物的光通过物镜成像，再经分色镜分解成红、绿、蓝三个基色光图像，分别通过三摄像管把景物光像转换为红、绿、蓝三个基色电信号UR,UG,UB。UR,UG,UB信号用电阻矩阵电路转换成为亮度信号UY。图中电阻矩阵的电阻值可由亮度方程决定。2.亮度信号的特点（1）亮度信号的幅度。亮度信号的幅度反映图像的亮暗的程度。彩色电视信号一般采用正极性视频信号。正极性视频信号用相对幅度1（100%）来表示白图像，用零（0%）表示黑图像。也就是说信号幅度越大，图像越亮；幅度越小，图像越暗。（2）亮度信号的频率。亮度信号的频率反映图像所占屏幕面积的大小，即图像的繁简程度。例如，图2.2中（a）亮度信号为每行一个信号周期，即亮度信号的频率为行频fH。图2.2中（b）亮度号为每行四个信号周期，即亮度信号的频率为4fH。显而易见，图像面积越小，或者说图像越复杂，亮度信号的频率越高。（3）亮度信号的频带。从第1章可知，PAL-D/K制亮度信号的B为5.5MHz，标称值为6MHz。f=fHf=4fH图2.2图像频率计算示意图1H1H图像a1行信号波形图像b2.2.2色度信号（F或C）1.色度信号（1）基色信号：彩色图像分解得到基色图像，经摄像可得到基色信号。传送三基色信号可传送彩色图像，但在兼容制中已传送了亮度信号，亮度信号与三基色的亮度是重复的，会造成信号发射资源浪费。所以必须将基色信号中的亮度信号减掉。（2）色差信号：基色与亮度信号之差，即：UR-UY=UR-0.3UR-0.59UG-0.11UBUR-Y=0.7UR-0.59UG-0.11UB同理可得，UG-Y=-0.3UR+0.41UG-0.11UBUB-Y=-0.3UR+0.59UG+0.89UB色差信号中已没有亮度信号，所以称色度信号。传送色差信号即可传送彩色，但不必要三个色差信号都传送。因为：UY=0.3UR+0.59UG+0.11UB此式可改写为0.3UY+0.59UY+0.11UY=0.3UR+0.59UG+0.11UB将上式移项并合并同系数项，可得：0.59(UG-UY)=-0.3(UR-UY)-0.11(UB-UY)两边同除以0.59得：UG-Y=-0.51UR-Y-0.186UB-Y说明绿差信号可以在电视机中通过色差矩阵由红差信号与绿差信号再生出来。兼容制彩色电视发送端只要传送两个色差信号和一个亮度信号即可传送彩色图像。电视机中首先由绿差矩阵得到绿差信号，再由三个色差信号与亮度信号得到三个基色信号，便可以得到彩色图像。UY+UR-Y=UR，UY+UG-Y=UG，UY+UB-Y=UB基色、亮度和色差信号的波形见下图。2.色度信号的调制色差信号的频谱结构与Y信号的频谱结构是相同的。将他们直接混合在一起发送，会相互干扰，在电视机中也很难将他们进行分离。为了在原有的Y信号频带内兼容色度信号，必须将色差信号移频，使之与Y信号的频谱结构错开，为此可采用频谱交错技术，将色度信号安插到亮度信号的频谱空隙中去。调制是一种最好的移频方法，不同的电视制式采用了不同的调制方式，NTSC制彩色电视采用平衡调幅制将色差信号移频。为了方便调制须将色差信号先进行频带和幅度压缩。（1）色差信号频带和幅度压缩。利用人眼对彩色图像细节分辨力不高的特点，可将色差信号的频带压缩在0.5～1.5MHz以内。PAL制将色差信号压缩为1.3MHz。采用低通滤波器很容易将信号进行频带压缩。为了使调制后的色度信号幅度不致于过大，必须将色差信号的幅度进行压缩。将红差信号与蓝差信号分别乘以压缩系数0.877与0.493进行幅度压缩。V=0.877xUR-YU=0.493xUB-Y压缩后的红差信号简称为V信号，压缩后蓝差信号简称为U信号。（2）色度信号的调制。NTSC采用正交平衡调幅制。平衡调幅制就是抑制载波的调幅。正交平衡调幅制就是将U、V信号调制在频率相同，相位相差900的两个副载波上。N制色度信号的矢量图如图2.4所示。通常，把U的平衡调幅波用Fu表示，把V信号的平衡调幅用Fv表示，副载波的角频率为ωsct。Fv和Fu相混合的正交平衡调幅称做已调色度信号，用F表示，图2.4为N制F信号矢量图F=FV+FU=UR-Ycosct+UB-Ysinct上式也可用矢量形式表示，合成的F信号矢量如图2.4所示。矢量F等于两个互为正交平衡的调幅分量FV和FU的合矢量，所以F又可以表示为F=FV+FU=FMsin(ct+)FM==arctan(UR-Y/UB-Y)正交平衡调幅的已调色度信号既是调幅波，又是调相波。F的振幅FM与两色差信号的幅度有关，反映了彩色的色饱和度；相角与两色差信号的比值有关，反映了彩色的色调。为了解决NTSC的相位敏感缺点，PAL采用逐行倒相的正交平衡调幅制。即在N制的基础上，U信号的的相位不变，将V信号进行逐行倒相后再对副载波进行调制。由于调制为相乘关系，也可以将V信号的副载波逐行倒相。设fu、fv为调制后的U、V信号，则：第n－1行传送：fu＋fv（简称NTSC行或N行）第n行传送：fu－fv（简称PAL行或P行）第n＋l行传送：fu＋fv（简称NTSC行或N行）第n＋2行传送：fu－fv（简称PAL行或P行）。以次类推。将fv信号逐行倒相是为了减少色调失真，由于信号相位代表色调，所以在接收端还必须将其相位再倒回来，否则会使色调改变。PAL利用倒相行与不倒相行在传输过程中产生相反的相位失真，即相邻行彩色产生相反的色调失真，可以减少色调失真。（3）色副载波的频率与频带。为了使已调色度信号F的频谱与Y信号的频谱错开，使F信号与Y信号能共存于同一频带内，PAL制的副载波选择为4.43361875MHz，常用近似值4.43MHz表示。色度信号的频带为1.3MHz，调制后已色度信号的频带为2.6MHz。压缩后的彩条信号的波形如图2.5所示。图中从上至下分别为V、U信号，调制后的FV、FU信号，亮度信号UY，以及已调彩条色度信号和UY信号叠加后的F+UY信号的波形图。彩条图像2.2.3.色同步信号（B）正交平衡调幅波抑制掉了彩色副载波分量。在接收端，要将彩色信号还原成原有的色度信号，则必须首先恢复发送端抑制掉的副载波，并且保证与发送端副载波ƒsc同频同相。因此，在传输彩色电视信号时，还必须发送一个色同步信号（B）。PAL制B信号在行消隐信号的后肩上附带传送一小串副载波信号（约10个周期），用它来反映原副载波的频率与相位。色同步信号波形如图2.6所示。并且是逐行翻转的。色同步信号是一串有9～11个副载波周期的正弦波。PAL制B信号的相位与U信号相差135°，即n行的B信号相位为十135°，p行为225°（－135°）。如图2.7（a、b）所示。相对幅度为0.215（白电平为1）。其维持时间为2.25s，位于行消隐期间，行同步信号之后，叠加在黑电平上，与行同步脉冲后沿相距0.9s，其位置如图2.7所示。2.2.4消隐信号与扫描同步信号（S）（1）消隐信号。作用是消除行场回扫线。行消隐信号的作用是消除行回扫线，行消隐信号是一个脉冲信号。每行有一个行消隐信号，即它的频率和行频脉一样，为15625Hz脉冲宽度为12μs，幅度与黑图像信号一样，在正极性视频信号中相对幅度为零。场消隐信号的作用是消除场回扫线，场消隐信号也是一个脉冲信号。每场一个场消隐信号，即它的频率和场频脉一样，为50NHz，脉冲宽度为160μs，幅度与黑图像信号一样，在正极性视频信号中相对幅度为零。（2）同步信号。同步信号的作用是控制电视机的扫描与电视信号的扫描严格同步。行同步信号的作用是控制电视机的行扫描频率，使之与电视信号的扫描同步。每行一个行同步信号，即其频率为行频fH（D/K制为15625Hz）。同步信号的脉冲宽度为4.7μs，在行消隐信号出现1.3μs后开始。相对幅度为-40%，即比黑图像电平低40%。场同步信号的作用是控制电视机的场扫描频率，使之与电视信号的场扫描同步。每场一个场同步信号，即其频率为场频fV（D/K制为50Hz）。同步信号的脉冲宽度为160μs，在场消隐信号出现160μs后开始。相对幅度为-40%，即比黑图像电平低40%。为了防止场扫描出现抖动现象，在场同步信号前后各有5个均衡脉冲。为了保怔在场同步信号期间行扫描也能同步，所以在场同步信号中加了5个开槽脉冲，作为场同步信号期间的行同步信号。图2.8为同步信号波形示意图，图中省略了均衡脉冲和开槽脉冲。场消隐信号（25H）场同步信号（2.5H）行同步信号（4.7μs）图2.8同步信号波形示意图行消隐信号（12μs）（1.3μs）注：lH=64μs（a）行同步信号（b）场同步信号相对幅度0-40行同步信号彩色全电视信号由己调色度信号F，色同步信号B，亮度信号A和辅助信号S构成。的标淮波形图如图2.9所示。2.2.5PAL制编码过程上图是PAL制彩色全电视信号的编码框图。编码就是由三基色信号经变换与组合得到彩色全电视信号FBAS的过程。要说明的是：（1）K脉冲形成B信号的过程：K脉冲为宽度为2.25µs（即B信号的维持时间），相对幅度为40%（即即B信号的幅度）的脉冲信号，出现在行同步信号后0