彩色电视机原理与维修课件林彩色电视机原理与维修课件林春芳高职高专春芳高职高专第2章 电视信号和电视制式 学习目标掌握：黑白、彩色全电视信号的组成、彩色电视制式。理解：电视扫描的基本原理，电视信号的发送。了解：彩色电视信号的传输。彩色电视机原理与维修 高职高专 ppt 课件 2、场扫描 在垂直偏转线圈里通以如图2-4（b）所示的场锯齿波电流，电子束将在垂直方向上受到作用力，产生先自上而下，再自下而上的运动，分别形成场扫描正程和逆程。 TVTVtTVr，场扫描频率fV=1/TV。若只在场偏转线圈里通以锯齿波电流，则荧光屏上就只出现一条垂直亮线，如图2-5（b）所示。 当把TVTH时，电子束将同时受到水平和垂直两个方向上的作用力，在屏幕上将显示出一幅光栅。 所谓光栅，是指电子束在屏幕上扫描的轨迹。图2-5逐行扫描光栅彩色电视机原理与维修 高职高专 ppt 课件2.2.2隔行扫描 逐行扫描缺点：图像信号有较宽的频带。 隔行扫描：在不增加带宽的条件下，既保证有足够的清晰度，又避免产生闪烁现象。 隔行扫描就是把一帧图像分成两场来扫，偶数场扫描线嵌在奇数场扫描线的中间。 我国电视标准规定，一帧图像的总行数为625行，每秒传送25帧，因此，每场应包含312.5行，每秒钟扫描50场，即场频fV=50HZ。图2-7所示为隔行扫描重现图像示意图。彩色电视机原理与维修 高职高专 ppt 课件图2-6 隔行扫描光栅及扫描电流波形图图2-7 隔行扫描重现图像示意图频率范围： （06 MHZ ） 我国电视扫描行数为625行，正程575行，逆程50行，一帧图像由575行像素组成。屏幕的宽高比为4:3，一帧图像的总像素个数约为而我国电视规定1秒传送25帧图像，因此最高频率为MHZ 我国广播电视采用隔行扫描：行频15625HZ ；场频50HZ；行周期64s；场周期20ms；行正程时间52s； 场正程时间18.4ms；行逆程时间12s；场逆程时间1.6ms；帧频25HZ；每帧行数625（显示575）；帧周期40ms ；每场行数312.5（显示287.5）； 2.3 黑白全电视信号2.3.1图像信号 图像信号反映了电视系统所传送图像的信息，在场扫描正程期的行扫描正程期内传送的。图2-9 图像信号图像信号的幅度在电视信号相对幅度的12.5%75%之间。2.3.2复合消隐信号 消隐脉冲信号作用：消除显像管在行、场扫描逆程产生的回扫线。 相对电平为75%，行消隐脉宽为12s，周期为64s，场消隐脉宽为1600s（25TH），周期为20ms。 采用了隔行扫描，所以相邻两场的场消隐起点与行消隐相差半行。 图2-10相邻两场的复合消隐信号2.3.2复合同步信号 作用：保证重现的图像与拍摄的图像方位完全一致，即扫描的频率和相位完全相同。 行、场同步信号，合称为复合同步信号。 行同步信号为了使接收端行扫描与发射端行扫描同步，行同步信号置于行消隐脉冲出现后1.3s，其宽度为4.7s。 场同步信号为了使接收端场扫描与发射端场扫描同步，其电平与行同步电平一致，脉宽为2.5TH，即160s，场同步脉冲前沿滞后场消隐脉冲前沿2.5 TH。图2-11行消隐脉冲和行同步脉冲图2-12行、场电视信号2.3.4开槽脉冲与均衡脉冲 1、开槽脉冲 场同步脉冲宽度为2.5 TH，遮盖23个行同步信号，造成行不同步现象。为了保证行同步依然有效，于是在场同步信号内开了几个小凹槽，利用凹槽的后沿作为行同步的前沿叫做开槽脉冲，其宽度为4.7s。图2-13场同步脉冲开槽后复合同步信号的分离 2、前后均衡脉冲 在场同步脉冲期间及其前、后若干行内，将行同步脉冲的频率提高一倍，使偶数场与奇数场的同步脉冲波形完全相同，消除了时间差t。窄脉冲分别称为前、后均衡脉冲。我国电视标准规定，前、后均衡脉冲各为5个，各占2.5TH时间。场同步脉冲内开5个槽。图2-14均衡后的同步脉冲信号2.3.5全电视信号 将上述各种信号进行叠加，即构成全电视信号。 各种周期性的辅助信号的最高频率不超过图像信号的最高频率，因此图像信号的频带宽度就是全电视信号的频带宽度，即6MHZ。特点：1脉冲性 图像信号是随机的，可以是连续渐变的，也可以是脉冲跳变的，但辅助信号均具有脉冲性质，这使得全电视信号成为非正弦的脉冲信号。 图2-15黑白全电视信号2周期性主频谱为线状离散性质，各主频谱处在行频及其谐波频率上。图2-16全电视信号频谱图3单极性 全电视信号的数值总是在零值以上或以下的一定电平范围内变化，而不会同时跨越零值上下两个区域，为单极性。2.4电视信号的发送 将图像信号与伴音信号分别调制在各自的高频载波上，再合成高频电视信号（或称射频电视信号），经天线以电磁波的形式辐射出去。 双工器的作用是防止干扰。 图2-17电视发送示意图2.4.1图像信号的调幅 调幅是指用待传送的调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的变化规律而变化。用负极性的图像信号对载频进行调制，称为负极性调制；用正极性的图像信号对载频进行调制，称为正极性调制。图2-18负极性调制与正极性调制采用负极性调幅优点： 1节省发射功率 一幅图像中亮的部分比暗的部分面积大，负极性调幅波的平均电平比正极性的低，平均功率比正极性调制小得多。 2抗干扰能力强 信号在传输过程中所受的干扰通常是以脉冲形式叠加在信号上，因负极性波的高电平为黑，在屏幕上显示为黑点，不易被人眼察觉。3便于实现自动增益控制 对负极性调制来说，调幅波的同步顶电平就是峰值电平，便于用作基准电平进行信号的自动增益控制。 残留边带方式发送发送上边带的全部和下边带中00.75MHZ部分，0.75MHZ1.25MHZ为过渡带。也就是0.75MHZ以内的图像信号采用双边带传送，0.75MHZ6MHZ的图像信号采用单边带传送，如图2-20所示。图2-20残留边带信号频谱2.4.2伴音信号的调频 调频就是将欲传送的伴音信号作为调制信号去控制载波的频率，使载波的频率随伴音信号的幅度变化而变化。图2-21单频信号调频 在伴音信号发送时采取“预加重” ，人为地提高高音频分量的振幅，以加大频偏，提高高音频段的调频指数，改善抗干扰性能。接收端再进行“去加重”处理，恢复原伴音信号中高、低频分量振幅的比例，使声音不失真。图2-22预加重与去加重2.4.3射频电视信号 已调全电视信号和已调伴音信号，形成射频电视信号。波形是两者的叠加，频谱相互错开。我国电视标准规定，一个电视频道带宽为8MHZ，伴音载频fs比图像载频fp高6.5MHZ，伴音载频两侧留有0.25MHZ的频带供已调伴音信号的之用。图2-23射频电视信号振幅频示意图2.4.4电视频道的划分（一）无线广播电视频道的划分 全电视信号的带宽为6MHZ，载频为30MHZ以上的超高频，射频电视信号的传输使用甚高频（VHF）和特高频（UHF）频段。目前，在我国使用的广播电视频道在VHF频段（米波段）设置112频道，在UHF频段（分米波段）设置1368频道。（二）无线电视增补频道的划分 波段为15频道，频率范围为48.592MHZ。波段为612频道，频率范围为167223MHZ。、波段为1368频道，频率范围为470958MHZ。 在、频段之间110167MHZ定为增补A频段，共有7个增补频道Z1Z7；在、频段之间，223295MHZ范围定为增补B1频段，增补频道为Z8Z16；295447MHZ范围定为增补B2频段，增补频道为Z17Z35；447470MHZ范围定为增补B3频段，增补频道为Z36Z38。全部增补频道范围共38个增补频道。 2.5 彩色电视信号的传输2.5.1黑白、彩色电视的兼容 兼容：黑白电视机可以接收彩色电视信号而显示黑白图像； 逆兼容：彩色电视机可以接收黑白电视信号而显示黑白图像。 基本的要求： 1）彩色电视信号应保留黑白电视原有的各项技术指标，如行频、场频，相同的每帧行数，隔行扫描，相同的同步方式，调制方式等。 2）彩色电视信号既要传送色度信号又要传送亮度信号。3）应尽可能减小亮度和色度信号之间的互相干扰。 2.5.2亮度信号与色差信号 在实际的彩色电视系统，将R、G、B信号组合成亮度信号和色度信号（用二个色差信号表示）来进行传送的。Y=0.30R+0.59G+0.11B R-Y=0.70R-0.59G-0.11B G-Y=-0.30R+0.41G-0.11B B-Y=-0.30R-0.59G+0.89B 三个色差信号仅有两个是独立量，兼容制彩色电视均选用R-Y、和B-Y两个色差信号进行传输。 在接收端（R-Y）+Y=R（B-Y）+Y=B （G-Y）+Y=G 采用色差信号传送优点： 1）有利于黑白、彩色兼容。 2）可实现恒定亮度传输。2.5.3频带压缩与频谱间置（一）频带压缩 将色差信号所占频带压缩到1.3MHZ左右，保留低频彩色信息；其彩色景物的细节被滤除，用亮度信号来代替。（二）频谱间置 将色差信号进行一次调制，色差信号调制所用的载波信号称作彩色副载波（fsc）。只要正确地选择彩色副载波频率fsc，就能实现已调色度信号与亮度信号频谱互相交错。 彩色电视中采用正交平衡调幅的方法，使两种已调色差信号的频谱对应位置相同，但相位正交，这样既便于解调分离，又不加宽频带。 图2-24亮度与色度信号频谱间置示意图2.5.4兼容后的射频全电视信号 把含有同步、消隐信号在内的亮度信号与色度信号叠加在一起作为彩色全电视信号（FBAS），并将此信号作为调制信号对发射机载波进行振幅调制，然后再经残留边带滤波与功率放大，成为电视台发送的高频图像信号。图2-25兼容后射频全电视信号频域示意图2.6 彩色电视制式 电视制式是指电视发送与接收系统的技术规格和标准。 根据信号传送和显示方式，彩色电视分为顺序制、同时制和顺序-同时制。 按使用目的的不同，彩色电视分为兼容制与非兼容制两大类。 兼容制式可归结为NTSC制、PAL制与SECAM制三大类。2.6.1NTSC制又称为正交平衡调幅制。1.平衡调幅 平衡调幅是一种抑制载波的双边带调幅方式。设载波为 调制信号 普通调幅波ma为调幅系数，平衡调幅，其表达式为 可用一个模拟乘法器来实现。图2-26单一频率信号的平衡调幅波 平衡调幅波的包络不再是原来的调制信号，不能用普通的包络检波器解调出调制信号，而只能采用同步检波器。 2.正交平衡调幅 两个平衡调幅器相当于两个乘法器，则色差信号B-Y、R-Y分别在各自的平衡调幅器中调幅后，输出相应的平衡调幅信号，然后在加法器中相加，就得到色度信号F 式中图2-27正交平衡调幅 振幅Fm取决于色差信号的幅值，决定了所传送彩色的饱和度；相角取决 于色差信号的相对比值，决定了彩色的色调。3.副载波频率的选择 1）实现频谱搬迁，将色度信号与亮度信号的频谱错开； 2）色度信号频带宽度fsc1.3MHZ的上边带不应超过6MHZ。对于625行，50场的NTSC制，行频fH=15625HZ，取n=284，则 对于525行，59.94（约60）场的NTSC制，行频fH=15734.264HZ，取n=228，则 4.正交解调原理 红、蓝色度分量解调器所需副载波的初相也应相差90o图2-28正交解调原理框图通过1.3MHZ低通滤波器后，即可分离出（R-Y）/2红色差信号5.色同步信号作用：为了在接收机中正确地恢复副载波，作相位参考标准。 形式：10个周期左右的副载波群，在行消隐信号的后肩上，距行同步前沿5.6s，宽度为2.25s，与行同步脉冲的幅度相等。图2-29色同步信号6.NTSC制编码器 图2-30NTSC制编码器2-31 负K脉冲的波形和色同步信号图2-32彩条的亮度信号和色差信号的波形图v7.彩色全电视信号v 标准彩条信号是彩色电视机使用的一种测试信号，它在彩色电视机的荧光屏上显示出八条等宽，色调为白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑竖条。图2-33标准彩条色度信号波形图图2-34色度信号未压缩的彩色全电视信号图2-35色度信号压缩后的彩色全电视信号v2.6.2PAL制v又称为逐行倒相正交平衡调幅制。1.逐行倒相 图2-36逐行倒相和PAL开关原理图vPAL开关是一个用半行频方波对彩色副载波进行平衡调幅的平衡调幅器。图2-37逐行倒相色副载波的波形图v2.PAL制彩色副载波频率选择 采用1/4行频间置法再另加半场频偏置 选用fsc=（n-1/4）fH+1/2fV，n=284， fsc = 283.75fH +25HZ= 4.43361875MHZ4.43 MHZv3.PAL色同步信号 PAL制色同步信号是用一个宽度为（2.250.23）s的行频正K脉冲在V通道中对副载波进行平衡调幅。图2-38PAL制色同步信号的产生图2-39PAL制编码器的组成方框v4.PAL制编码器 与NTSC制编码器相比，只是多了一个PAL开关，它把加于V平衡调幅器的彩色副载波逐行倒相。 v5.PAL制解码器 解码是编码的逆过程，其任务是把彩色全电视信号还原成三基色信号。图2-40PAL D解码器v（1）彩色全电视信号通过4.43MHZ陷波器后，得到亮度信号Y，送入0.6s延时电路，再送入视放进行放大，然后送入解码矩阵电路。v（2）彩色全电视信号通过一中心频率为4.43MHZ，带宽为2.6MHZ的带通滤波器，选出色度与色同步信号。经过色同步消隐后获得色度信号，经过色同步选通电路取出色同步信号。v（3）将色度信号送入延时解调器，分离出两个正交的FU、FV分量。v（4）延时解调器输出的FV、FU分量，分别送入V、U同步检波器，经检波后输出V、U信号再送入解码矩阵电路。v（5）在解码矩阵电路中，先将V、U信号去压缩，然后组合得到G-Y。矩阵电路将三个色差信号R-Y、B-Y、G-Y和亮度信号Y还原为三基色信号R、G、B。v（6）基准彩色副载波恢复电路的主要任务是向V、U同步检波器提供相位正确的副载波信号。 图2-41延时解调器的原理框图v2.6.3SECAM制简介v也称“逐行轮换调频制”。R-Y和B-Y两个色差信号，逐行轮换交替传送，并以单个色差信号对副载波进行调频。图2-42SECAM制编码原理框图v接收到的彩色全电视信号不是每行都同时存在两种已调色差信号，可利用了图像信号行间相关性，将前一行所传送的那种已调色差信号贮存一行时间（延时一行）后取出来再用一次，补充后一行缺乏的那种已调色差信号。图2-43SECAM制解码原理方框图本章小结v1.电视传像系统主要由摄像、传输通道和显像三部分组成。摄像是光电转换的过程，显像是电光转换的过程。电视系统采用单通道顺序传送像素的方法来传送景物图像。v2.电视扫描分行扫描和场扫描，其中行扫描又由逐行扫描和隔行扫描组成，隔行扫描有行间闪烁效应和并行现象等缺点。v3.黑白全电视信号由图像信号、复合同步信号和复合消隐信号组成。其中图像信号在扫描正程期间传送；复合同步信号和复合消隐信号在扫描逆程期内传送。我国电视标准规定，视频传输通道的带宽为6MHZ。v4.全电视信号采用负极性调幅制，并以残留单边带方式发送；而伴音信号则采用调频制。v5.目前世界上现行的彩色广播电视制式都是兼容制，有NTSC制、PAL制和SECAM制三种。它们之间主要区别在于对色差信号的处理传送方式不同。我国采用PAL制。v6.NTSC制，正交平衡调幅制，在发送端采用大面积着色原理和频谱间置技术，将已调色度信号以1/2行频间置技术插在亮度信号的高端一起传送。在接收端，采用正交同步解调，以解出两个色差信号分量。该制式的主要缺点是对信号的相位十分敏感，容易产生明显的色调失真，对发射与接收设备的性能指标要求高。v7.PAL制，即逐行倒相正交平衡调幅制，在NTSC制的基础上，将色度信号的FV分量逐行倒相，在发送端也采用大面积着色原理和频谱间置技术，但以1/4行频间置技术插在亮度信号的高端一起传送。在接收端常采用PALD解码器进行解调，可利用相邻扫描行色彩的互补性来消除由相位失真引起的色调失真。该制式的主要缺点是电视接收机电路较复杂。v8.SECAM制，即行轮换调频制，它是将两个色差信号采用调频制，逐行轮流插入亮度信号的高端进行传送的。两个色差信号不是对副载波进行调幅，而是对两个频率不同的副载波进行调频。该制式的缺点是接收机电路复杂，图像质量也比不上两种制式差。v9.标准彩条信号常用作彩色电视系统的测试信号。