电视接收技术

电视接收技术第1页共39页电视接收技术电视接收技术概论5.1.1电视的接收方式与信号分离一、电视的接收方式电视信号的接收，主要分为地面广播电视接收、电缆电视技术接收、卫星直播电视接收三种方式。普通电视机能直接接收地面广播电视和电缆电视，附加一定设备就可接收卫星直播电视。电视接收机的任务就是将接收到的电视信号转变成黑白或者彩色图象。它对电视信号可采用模拟或者数字处理方式。目前电视机正处在从模拟信号处理向数字信号处理过渡的阶段，电视信号的接收正朝着数字处理和多种视听信息综合接收的方向发展。当代科学技术之飞跃，引起了电视接收技术的变革。其主要表现是：1.利用数字集成电路，对电视信号进行数字化处理，以便压缩频带，获得高质量的图象。2.利用超声波、红外线和微处理技术实现遥控。完成选台、音量调节、对比度、亮度、色饱和度、静噪控制、电源开关、复位控制等遥控动作。3.利用微处理技术进行自动搜索，自动记忆，预编节目程序。利用频率合成技术和存贮技术，在屏幕上显示时间、频道数和作电视游戏等。二、电视信号的分离电视台播送的高频电视信号的时域波形和频谱图分别如图4.7－3和图4.7－5所示。微弱和高频电视信号必须先经过高频放大、变频、中频放大和视频检波后，才能变成具有一定电压幅度的彩色全电视信号；然后根据亮度信号、色度信号、同步信号和色同步信号在时域和频域中的特点，利用它们在频率、相位、时间、幅度等方面的差异进行分离，如图5.1－1所示。例如：①视频检波后，图象信号（0～6MHz）和伴音信号（6.5MHz）可进行频率分离；②亮度信号（0～6MHz）和色度信号（4.43±1.3MHz）可进行频率分离；③亮度信号和复合同步信号，可以进行幅度分离；④色度信号（行正程）和色同步信号（行逆程）可进行时间分离；⑤μ和υ色度信号在频率和相位上不一致，可进行频率、相位双重分离等等。分离后的各种信号分别完成自己的功能，最后在显象管上显示出彩色（或黑白）图象。电视机的电路组成就是根据上述电视信号的分离法则进行设计的。5.1.2黑白电视接收机的组成图1.5－2示出分立元件黑白电视接收的方框图。主要由信号通道（包括高频头，中放，视放和伴音通道），扫描电路（包括同步分离，场、行扫描电路）和电源三部分组成。信号通道的任务是将天线接收到的高频电视信号变换成视频亮度信号和音频伴音信号。亮度信号激励显象管产生黑白图象，伴音信号推动扬声器产生电视伴音。扫描电路的任务是为显象管提供场、行扫描电视接收技术第2页共39页电流和各种电压，使显像管产生与电视台摄象管同步扫描的光栅。电源部分的任务是将交流市电转变成电视机所需要的各种直流电压。一、信号通道电视天线周围存在着各种各样的电磁波，由天线和输入电路选出欲接收频道的电视信号，再经过高频放大器有选择性的放大，与本振输出的频率较高的正弦波混频得到中频信号。图5.1－3示出混频级输入和输出信号频谱变换图。在变频前，图象载频低于本频道的伴音载频；变频后，图象中频高于伴音中频。这是由于本振频率高于图象载频和伴音载频的缘故。但是，图象中频和伴音中频之差不变，例如，保持6.5MHz。图象和伴音两中频信号经公用通道放大进入视频检波级。检波器有两个作用：一是从中频信号中检出其包括---视频全电视信号；二是利用检波器的非线性作用，完成图象中频和伴音中频的差拍作用，产生出6.5MHz调频的第二伴音中频信号。检波级的输入和输出信号频谱变换如图5.1－3所示。检波器的输出信号不仅馈给视放级，而且馈给同步分离电路、自动增益控制（AGC）电路及伴音中放电路，因此采用射随器进行预放大，以加强其负载能力。预放级也有两个作用：一个将全电视信号和第二伴音中频信号分离。二是将全电视信号进行电流放大，分别馈级视放级，同步分离级和AGC电路；将第二伴音中频信号进行电压放大馈级伴音通道。因此，从天线至预视放称为黑白电视机图象信号和伴音信号和公共通道。全电视信号的一部分经视放级放大去激励显象管产生黑白图象。另一部分送到同步分离级，分离同步信号，用以控制接收机的扫描电路，产生与发送端同步的扫描运动。第三部分送到AGC电路，对高频头和图象中放的增益进行自动控制，从而保证接收机的稳定接收。第二伴音中频信号经伴音中频放大电路的放大和限幅，由鉴频器解调出伴音信号，再经低频放大，推动扬声器产生电视伴音。鉴频器输入和输出信号和频谱变换如图5.1－3所示。图5.1－4示出视频检波前后的图象信号。检波前为图象载频信号，混频级前后的载频分别为图象载频与图象中频；检波后为图象视频信号。该图还示出伴音鉴频前后的伴音信号波形。鉴频前为调频信号，从天线至混频的载频为伴音载频，混频至检波为伴音第一中频，检波至鉴频为伴音第二中频。鉴频后为伴音的音频信号。二、超外差内载波式接收的优点上述信号接收具有两个特点；1.超外差方式；2.伴音内载波方式。超外差方式与直接放大方式相比，具有下列优点；①增益高、工作稳定。其原因是混频前后频率不同，相当于隔离，故多级放大不易自激。②转换频道和调谐方便。③容易形成残留边带接收所需的幅频特性，选择性好。超外差又分为单通道和双通道两种方式，如图5.1－5所示。其差别在于图象信号和伴音信号的分离点不同，前者在视频检波之后才分离，后者在混频之后就分离。在单通道方式中，图象中频和伴音第一中频公用一个通道进行放大，同时加入视频检波器，检波器除检出视频图象信号外，还使图象中频和伴音中频差拍产生第二伴音中频信号（例如6.5MHz）。因此，单通道方式亦称为伴音内载波方式。它与双通道方式相比，其优点是当高频头的本振频率发生偏移后，第二伴音中频始终保持不变，从而避免了鉴频失真。电视接收技术第3页共39页而双通道则不然，本振频率的偏移引起伴音中频30.5MHz的偏移，使以30.5MHz为中心频率的鉴频器工作在严重的不对称状态，引起伴音的音频信号波形严重失真。理论分析证明：为了不使图象中频信号对伴音第二伴音中频信号引起严重的寄生调幅，必须要求图象中频信号的幅度U1m始终要大于或等于伴音第一中频信号的幅度U2m的二倍，即U1m≥2U2m。在负极性调制中，对应于白色电平图象中频信号的载波幅度最小。电视中的调制度通常规定为90％，即白色电平时，图象的载波幅度为最大幅度（同步头的幅度）的10％。所以要求进入检波器的伴音第一中频信号的幅度应当小于或者等于最大幅度5％，这就是中频特性线中，伴音中频（30.5MHz）要衰减至5％（－26dB）的原因。三、同步分离和扫描电路视频图象信号经过自动杂波抑制ANC电路，消除其中的干扰脉冲。送到同步分离，分离出复合同步信号，它分成两路：一路复合同步信号经积分电路分离出场同步信号。场同步信号使场振荡产生的锯齿波信号与发送端同步，场锯齿波信号经场推动和场输出级的放大，在场偏转线圈中产生场扫描电流，场扫描电流使显象管电子束作与发送端同步的垂直扫描运动。另一路复合同步信号本应通过微分电路分离出行同步信号来控制行扫描电路，使其产生与发端同步的行扫描电流，但是，为了提高行扫描电路的抗干扰性，现代电视接收机都采用自动频率相位控制（AFPC）电路。由于AFPC电路自身的特点，可以直接将复合同步信号加入其鉴相器，并让行振荡的频率与其比较。如果两者的频率和相位存在差别，则输出与误差成比例的电压，并经过低通滤波器来控制行振荡器的频率，使其与发端同频同相，由于AFPC电路中低通滤波器的作用，行同步的抗干扰性大大加强。与发端同步行振荡信号经行推动和行输出级放大，在行偏转线圈中产生行偏转电流，行偏转电流使显象管电子束产生与发送端同步的水平扫描运动。另外，还将行扫描逆程脉冲进行升压、整流得到显象管需要的高压（10～28kV）、中压以及视放电路需要的电压。若采用键控AGC电路，还需要行扫描电路提供行扫描逆程脉冲。5.1.3彩色电视接收机的组成图5.1－6为PAL制彩色电视接收机的方框图，它与黑白机有许多相同的地方，其主要不同点是了解码器和彩色显象管的附属电路，另外彩色显象管取代了黑白显象管。高频头、中频通道、预视放、伴音部分、扫描部分基本相同，其不同之处是伴音检波和图象检波要分开。解码器是彩色电视机所特有的，它相当于黑白电视机视放部分的扩大。它的主要任务是将彩色全电视信号进行解码，还原成R、G、B三个基色信号。它主要由亮度通道、色度通道、副载波恢复电路、解码矩阵四大部分组成。亮度通道的任务是产生不带色度信号的亮度信号，并要求它与色差信号在时间上保持一致，且具有适当的幅度。它主要包括自动清晰度（ARC）电路和副载波吸收电路，亮度放大电路，延时均衡电路等。色度通道主要由带通放大、梳状滤波器和U、V同步检波电路组成，它的任务是产生U、V两个色差信号。电视接收技术第4页共39页副载波恢复电路由色同步选通放大，鉴相器，副载波晶体振荡器，PAL识别电路，电子开关，90°移相器等电路组成。它的任务是为U同步检波器提供与电视台同频同相的基准副载波，为V同步检波器提供±90°副载波。解码矩阵的任务是将Y、U、V还原成R、G、G三基色信号，经视放末级放大后，送到彩色显旬管，产生彩色图象。解码器还包括自动色度控制（ACC）和自动消色（ACK）电路等附设电路。彩色显象管的附属电路包括会聚（自会聚管不需要），几何畸变校正，白平衡调整及色纯调整，消磁等电路。5.1.4集成电路电视接收机的组成从60年代中期在电视机采用小规模集成电路，到近期采用中、大规模集成电路，电视机的集成电路化发展非常迅速。采用小规模集成电路的电视机称为第一代集成电路电视机，而采用中、大规模集成电路的电视机称为第二代集成电路电视机。我国自行设计或者制造的电视机集成电路有5G300系列，7CD系列和X系列等。国外的电视机集成电路品种繁多，常见的主要有HA系列（日立），KC系列和μPC系列（NEC），TA系列（东芝），AN系列（松下）等。目前世界各国在电视机集成电路上各有特点。美国、日本趋向于把单元分得少一些，每个单元的功能较多，因此电路集成度高。而西德、法国、荷兰、英国等西欧国家则趋向于把单元电路分得多一些，每一个单元电路功能少，生产中成品率高，成本低。重点是产品的标准化、系列化、通用化。有些电路单元，除了在电视机中使用外，还可以用在其他电子设备中，扩大了应用范围。图5.1－7是昆仑牌B341型集成黑白电视机，它由六块集成电路组装而成。除了高频谐调器、行输出、视放输出管和电源调整管外，其余有源器件，都由集成电路组成。它们的机芯可以通用于14时、16时黑白显象管，电、光、声性能均能满足一般使用要求，国内还有许多电视机与它相似。另外，还有三至五块集成电路组成的黑白电视机，这里就不一一列举例了。图5.1－8为日本东芝公司生产的C－1421Z彩色电视机的方框图。图象中频系统由声表面波滤波器F1026Y和单块图象中频集成电路TA7607AP组成。它能完成图象中频放大、视频同步检波、AGC检波、中放AGC和延迟高放AGC电路AFT电路、预视放及自动噪声抑制（ANC）等功能，是一块完整的图象中频系统集成电路。它的延迟AGC电压是负控的，以配合双栅MOS管高频调谐器的AGC电路工作。若要配合NPN晶体管高频调谐器的AGC电路，可选用TA7611P，它的延迟AGC电压是正控的，其他功能与TA7607AP相同。伴音系统采用TA7176AP集成电路，它包括伴音中放限幅、伴音鉴频及前置低放等功能，但是音频功率放大输出级则采用分立元件电路。电视接收技术第5页共39页扫描系统采用TA7609P集成电路，它包括同步分离、行AFPC、行振荡、行预激励、X射线防护、场振荡、场激励等功能。行激励、行输出及场输出级均用分立元件组成。解码系统彩TA7193P集成电路，能完成受控色度放大、ACC检波放大，副载波恢复、消色、PAL开关、R－Y、B－Y色度信号同步解调、G－Y矩阵等功能。而亮度（Y）信号的处理电路及R、G、B视放输出级均由分立元件组成。利用集成块TC9002AP、TMM841P、TA7619AP、TA7315BP和电子调谐器相配合能完成电子选台、红外线或超声波遥控、在荧光屏上显示时间等功能。§5.