电视技术中的频谱间置原理

1、电视技术中的频谱间置原理（通信B班） 所谓电视信号的频谱间置，即通过调制的方法将色差信号的频谱移到亮度信号的频谱中间，实现色差信号的频谱与亮度信号的频谱交错。 亮度信号的频谱显示，其能量一般集中在低频段附近。为了减少色差信号对亮度信号的影响，可借助副载波频率fsc把色度信号安插在亮度信号的频谱的高频段，并把fsc选择在亮度信号主谱线的空隙中间，也就是fsc=(2n-1)fH/2，即半行频的奇数倍。 图（c）中的副载波频率fsc正好是行频fH的283.5倍。因此，正好通过幅度调制，将色差信号的频谱搬到亮度频谱间隔的中央。这样就实现了色差信号的频谱与亮度信号的频谱间置，就好像农作物的间种法一样，互

2、相错开地排列，使色度信号频谱与亮度信号频谱互不干扰，且在频带内各占有一定的能量，这就是频谱间置原理。 图（d）画出了色度信号与亮度信号叠加形成的频谱间置示意图。采用频谱间置的方法，既达到了兼容制的目的，也便于接收机根据其频谱分量的不同，分别取出各自所需的信号。 被摄景物的亮度，在传输系统是线性的前提下均保持恒定，即与色差信号失真与否无关，只与亮度信号本身的大小有关。所以色度通道的杂波干扰不影响图像亮度，使图像的质量得到了保证。 电视系统是通过行、场扫描来完成图像的分解与合成的，尽管图像内容是随机的，但电视信号仍具有行、场或帧的准周期特性。通过对静止图像电视信号进行频谱分析可知：它是由行频、场频

3、的基波及其各次谐波组成的，其能量以帧频为间隔对称地分布在行频各次谐波的两侧。而对活动图像的电视信号，其频谱分布为以行频及其各次谐波为中心的一簇簇连续的梳状谱，如图1所示。 图 1 活动图像电视信号频谱 对于实际的电视信号，谐波的次数越高，其相对于基波振幅的衰减越大。在整个电视信号的频带中，没有能量的区域远大于有能量的区域。根据这一性质，彩色电视系统利用频谱交错原理将亮度信号和色差信号进行半行频或1/4行频间置，完成彩色电视中亮度信号和色度信号的同频带传输。我国采用的PAL-D制彩色电视信号，亮度信号带宽为6MHz；在美、日等国采用的NTSC制电视系统中亮度信号带宽为4.2MHz。由于人眼对于色

4、度信号的分辨率远低于对亮度信号的分辨率，因此在彩色电视系统中色度信号的带宽一般均低于1.3MHz，且调制在彩色副载频上置于亮度信号频谱的高端，以减少亮色信号之间的串扰。 亮度信号的频率在整个频带内并不是连续不断的，而是像梳齿一样断断续续的，即亮度信号的能量主要集中在主谱线左右，各主谱线以行频fH为间隔排列着，而且频率越高能量越小，两行主谱线及其邻近谐波构成的能量带之间的空隙越宽大。对于静止图像或移动缓慢的图像，两行主谱线及其邻近谐波之间的空白部分竟然达到90%以上；对于高速运动的图像，其空白部分将小得多。但总体来说，亮度谱线空白间隙可达到46%。人们利用这个亮度信号频率像梳齿一样的空白原理，将1.3MHz的色度信号也作为梳齿状的谱线频率，插入亮度信号的梳齿状空白频带之中，就可以将色度信号和亮度信号一起进行传送（见图2）。如此一来，彩色电视的带宽与黑白电视的带宽大小一样，直接利用原来简单的黑白电视的频道，就可