电视原理第5章电视信号的形成、处理与记录

第5章电视信号的形成、处理与记录

5.1数字演播室系统5.1.1串行数字视频接口信号在数字演播室，设备之间用串行数字接口SDI，4：2：2串行数字分量是由4：2：2并行数字分量转换来的。10位量化时数据传输速率为270MHZ。两种PCM编码方式：分量编码和全信号编码

分量编码：对3个分量信号进行数字化和编码。全信号编码：对彩色全电视信号进行数字化和编码。5.1.2数字演播室的视频系统由数字演播室系统图可以了解其整体结构数字演播室中的视频源有摄像机、各种录像机、经微波或卫星传输来的台外现场直播的信号等。这些视频信号统由数字视频矩阵进行分配和调度,经过特技机和切换台进行特技处理和切换。由切换台输出的信号经嵌人音频信号后送往播控部门。数字视频矩阵是电视中心实现节目共享的设备。

它有M个输人端口和N个输出端口,因而形成一个M×N的矩阵,输出端口的信号可从M个输入端口的信号中选择。数字视频矩阵的功能设置通过操作板实现,操作板与矩阵主机的接口是RS232、RS4222、RS485等标准接口。为便于操作,操作板一般安放在系统内的机架上,一些大型的视频矩阵系统还可以实施远距离的遥控操作。

视频切换台是电视中心在多个节目源中进行切换输出的设备,它可以从多个节目源中选择一路或多路的组合输出。切换方式可采用快切和特技切换。快切是指各路节目源间的瞬间切换,它在电视屏幕上的表现是由一个节目的画面迅速转换到另ˉ个节目的画面。为防止切换时画面的分裂和跳变,通常切换是在场消隐期间进行的。特技切换是从多路输入的节目源中选择一路或多路实施组合输出以达到一定的艺术效果,如慢切换和划像等。其它较为复杂的特技则通过视频切换台与数字特技机的接口由数字特技机来完成。

数字特技机运用数字技术将视频信号在图像的二维或三维空间进行较为复杂的处理,使画面具有压缩、放大、旋转、翻页、水波纹、油画等一系列精彩的艺术效果。这些特技是视频切换台所不能完成的,视频切换台的特技切换只能完成几路信号以不同幅度比例进行的组合,也可以生成各种形状的分界线动态的分割屏幕,但不能对图像信号进行深度的处理,这也是数字特技机与视频切换台在特技处理上的区别。

5.2彩色电视摄像机5.2.1彩色电视摄像机的分类和组成按信号方式可分为：

1．模拟彩色摄像机

2．数字（码）彩色摄像机

按用途分类：1.广播用摄像机：技术指标高，图像质量好，价格昂贵。2.专业摄像机：体积小，重量轻，价格便宜。3.家用摄像机：小巧、灵活，价格低廉，摄录一体。4.特殊用途摄像机：航天探测、商业监视、图像通讯等领域

按摄像器件分类：1．真空管摄像机：采用电子扫描方式，主要有氧化铅和硒砷碲两种。2．固体摄像机：采用固体扫描读取电荷，成熟的是CCD摄像机按摄像器件的数目：１．三管（片）摄像机：结构复杂，体积较大，价格较高，但图像质量好，主要用于广播和专业领域。２．二管（片）摄像机：产量愈来愈小３．单管（片）摄像机：结构简单，体积小，价格低，主要用于家庭或非专业领域。

按使用场合：１．台式摄像机：供演播室（ESP）和转播车用２．便携式摄像机：供外拍用，主要包括EFP、ENG和家用摄像机３．监视用摄像机。按摄像方式：１．同时摄像方式；（三管式，三片／板式）２．时间分离方式：Ａ．顺序式；（单管式，单板/片式）Ｂ．线顺序式；Ｃ．面顺序式。

按摄像机的记录载体：

1．磁带；｛如VHS（V12）、V8、D8、MINIDV｝

2．MD（minidisk)；（采用MPEG-2压缩技术）3．8cm的DVD光盘；（如日立DZMV200A）4．硬盘；（采用MPEG-4压缩技术，如三星ITCAM-7）5．SD-MMC存储卡（SecureDigital-multimediacard）6．记忆棒（memorystick）；（SonyDCR-IPI）7．CF卡（CompactFlash）

彩色摄像机的组成

摄像光学系统摄像器件电路系统光学系统（主要指镜头）光电转换系统（摄像管或器件）电路系统（视频处理电路）或1

5.2.3电视摄像管1、CCD的工作原理电荷耦合器件简称，是一种金属氧化物半导体(MOS)集成电路器件，1、电荷耦合器件（CCD）的工作原理（一）MOS电容器的结构（二）光电转换和电荷存储半导体在光照的作用下产生本征激发形成电子-空穴对,在耗尽区电场的作用下,空穴流入P型衬底,电子收集到势阱中形成电荷包.电荷数目与该处的光照强度成正比.（三）电荷的转移1.在时刻t1,第一相时钟V1处于高电压，V2、V3处于低压。这时第一组电极A、D、…下面形成深势阱，在这些势阱中可以贮存信号电荷形成“电荷包”，如图所示。2.在t2时刻V1电压线性减少，V2为高电压，在第一组电极下的势阱变浅，而第二组（B、E、…）电极下形成深势阱，信息电荷从第一组电极下面向第二组转移，直到t3时刻，V2为高压，V1、V3为低压，信息电荷全部转移到第二组电极下面。3.重复上述类似过程，信息电荷可从V2转移到V3，然后从V3转移V1电极下的势阱中，当三相时钟电压循环一个时钟周期时，电荷包向右转移一级（一个像元），依次类推，信号电荷一直由电极A、B、C……向右移，直到输出。三相脉冲驱动方式为最基本的方式。为使传输速度快，可采用二相脉冲驱动方式。为使传输更可靠，可采用四相脉冲驱动方式。（四）

CCD的电荷输出ΘΘDGOGV3V2转移方向电荷CSW+BR输出电压V0OG：输出栅，在其上加不同的控制电压，可控制电荷在适当的时刻从V3电极下转移到场效应管的控制栅极。同时，它对V3电极的脉冲和输出场效应管起到隔离作用。DG：直流偏置栅极，其作用等效电路中虚线所表示的开关在其上加入控制脉冲VpG，控制开关通/断。△V：信号电压。由于VpG脉冲可通过场效应管的极间分布电容的耦合，将在输出信号中出现，而引入了杂波。2、面阵CCD摄像器件按信号电荷的传输方式可分为帧转移型（FT）摄像器件、隔列转移型（IT）摄像器件（又称行间转移）及帧-行间转移型（FIT）摄像器件。（一）帧转移型（FrameTransfer）该器件由相同像素数量的成像部分、存储部分和读出寄存器三个基本部分组成。

1、场正程期间（18.4ms）图像的二维信号电荷被积累在成像区；2、场逆程期间（1.6ms）通过加在成像区和存储区电极上的时钟脉冲使成像区的整场信号电荷快速转移到存储区；3、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期间（12微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；4、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。

帧转移（FT）结构（二）行间转移型（InterlineTransfer）在一个CCD芯片上完成感光、存储和读出的功能。1、场正程期间（18.4ms）感光部分被入射光照射产生光生电荷；2、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像单元内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移到各自所对应的垂直移位寄存器；3、下一个场正程期间，成像区再次积累光生电荷，垂直移位寄存器中存储的电荷在每个行消隐（逆程）期间各列电荷包垂直上移一行，将一行电荷送入水平移位寄存器；4、在行正程期间，将水平移位寄存器中的电荷读出，这样形成了视频信号。（三）帧-行间转移型（FIT）在行间转移型结构的传感器与水平移位寄存器之间附加了场存储区。1、场正程期间（18.4ms）成像区的光敏器接收入射光形成电荷包；2、场逆程期间（1.6ms）受转移栅控制，各列成像单元内的信号电荷同时被快速（约1微秒）水平转移到各自所对应的垂直移位寄存器，紧接着又以极快的速度转移到下面场存储区。3、下一个场正程期间，成像区积累光生电荷生成下一场电像，存储区所存的上一场图像信号电荷在时钟脉冲作用下，在行逆程期间（12微秒）将一行光生电荷送进读出寄存器，从而使存储区内各行光生电荷向读出寄存器方向进一次；4、在行正程期间，在读出寄存器脉冲的驱动下，使一行信号电荷向输出结构依次转移，经输出极输出。CCD都具有高光抑制功能，即有消除“开花”和“彗尾”的功能。因为在CCD器件中设置有“溢流沟道（OverFlowDyke）。在过曝光时，溢出的过量电子将通过溢流沟道垂直向下流入衬底，保证了即使产生一个超常的强光,电子电荷的最大量也总是相等的，消除了“开花”现象。（4）动态分辨力与电子快门动态分辨力是摄像机对运动图像所呈现的分辨力，即呈现运动画面细节的能力，它决定了正在制作的运动图像的细节，同时它决定了后期制作中静帧画面的清晰度。制约动态分辨力的因素：（A）摄像器件的惰性；（B）曝光时间。曝光时间：相继两次电荷读出的时间周期。摄像管摄像机：由于电子束不可能聚焦特细，因而在扫描一行时也会扫到相邻行，使曝光时间趋向于1/60s（NTSC）或1/50s（PAL）。CCD摄像机：依靠时钟瞬间取出电荷，不存在惰性。提高动态分辨力唯一的办法是减小曝光时间。机械快门存在噪音且只能用于帧转移方式中，故先广泛采用电子快门。

5.3图像信号的处理

5.3.1图像信号中直流分量的恢复图像信号的最低频率分量反映景物背景亮度的缓慢变化．通常称为直流分量。但在视频通道巾多采用交流放大器，使直流分量丢失，在复现的图像中将看不到背景亮度的缓慢变化，造成图像亮度的畸变。

由于电视图像信号具有单极性的特点，即信号只存在以固定黑色电平为基准的一个方向上。所以，只要利用钳位电路，把经交流放大器后出现的随图像内容而变化的黑色电平，重新钳定在同一个电下上，就可以恢复原图像信号的性质。所以，在视频通道个设有直流分量恢复电路——钳位电路。

一、钳位电路的作用

钳位电路可以消除叠加型干扰

钳位电路不能消除调制型干扰

钳位电路的工作原理消除叠加型干扰（如前图所示）

单向钳位作用失去了钳位作用

大的干扰信号破坏了钳位产生了错误的钳位动作

强迫钳位电路

5.3.2黑斑校正通过前面的学习我们可以知道，由于分色棱镜的色渐变效应、镜头各区域亮度的不均匀性、投射在靶面上的背景光不均匀、摄像管靶面不均匀和扫描电子束在靶面边缘处不能垂直上靶等原因，都能导致重现图像上出现阴影或色斑。这类现象统称为黑斑效应。

为了提高画面的均匀性，一方面要努力消除产生黑斑效应的原因，另一方面还要在电路中采取补偿措施，将黑斑削弱。而且，补偿方法应随黑斑性质的不同而不同。至于那些随机性的黑斑，是无法通过电路来校正的，只有根除其产生原因才能克服。

图像上的黑斑一段有两种类型。其中之一是图像信号本身没有畸变．只是更加了一个不均匀的附加倍号，如靶面受不均匀的背景光照射而引起的黑斑效应就属于这一类。对此，只要在电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号便可实现黑斑校正，如图所示。

加法补偿

再调制，乘法补偿

调制型黑斑校正电路方框图

5.3.3λ校正具有折线特性的λ校正放大器输入信号小时，3个二极管导通；负反馈较小。信号增加，3个二极管依次断开，负反馈增大，放大器的增益下降。可以获得λ=0.45折线非线性增益特性

具有渐变特性的λ校正放大器输入信号小时，输出增益大，输入信号大时，输出增益小。可以获λ=0.45传输特性

5.3.4彩色校正在彩色电视系统中，为了正确重现被摄景物的彩色，摄像机的光谱响应特性应与接收端显像三基色的混色曲线相一致。混色曲线有负值存在，然而从摄像机镜头到摄像管，各部分的光谱响应曲线却都只有正值。为了克服由此带来的彩色失真，必须加入彩色校正。

一、修正法此法是略去光谱响应特性的负区而只保留其正区，并将正区适当压缩以使更现彩色的失真程度限制在容许范围之内。早期的彩色摄像机和目前使用的较简单的摄像机都采用这种方法。为使重现彩色不产生过分的失真，在略去负区的同时，应将与之邻近的正区也去掉一部分，并使两区去掉的面积大致相等。图示出了对光谱响应曲线作这种近似处理的情况。

由于人眼对彩色的分辨力有限，所以利用经过修正的实用摄像光谱响应曲线，仍能获得比较满意的传色效果。但是，这种处理方法除了不够精确外，还因减少摄像管入射光的能量而使摄像机灵敏度有所下降。

二、合成法自从出现了具有直线性光电转换特性和低杂波电平的氧化铅管以来，在近代彩色摄像机中，开始用电信号合成的方法来获得接近理想的摄像光谱响应特性。这种方法是把光电器件丢掉的光谱响应曲线负区设法用矩阵电路给以近似恢复。由图看到，R、G、B三条光谱响应曲线是互相重叠的，每条曲线的负区都对应着另一条曲线的正区。

线性矩阵电路所完成的线性交换可表示为

5.4彩色电视信号编码器5.4.1PAL制彩色全电视信号的形成方案PAL制彩色全电视信号由亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复合同步信号组成。因为色度信号有不同的形成方法，所以PAL信号也就有不同的编码方案。一、副载波逐行倒相的PAL制编码方案

图给出一种应用最广的，副载波逐行倒相的编码方案。其特点是先形成逐行倒相副载波esv然后送入平衡调幅器．由V色差信号调制而得到色度信号中的逐行倒相的v分量。首先，利用矩阵电路将已经λ校正的基色信号R、G、B按下式进行线性组合，从而形成一个亮度信号Y和两个色差信号(R-Y)、(B-Y)。

进入亮度通道的Y信号，也可以是早期四管摄像机Y通道输出的经λ校正的亮度信号Y（1/λ

）次方。为减少进入接收机色度通道的亮度串色，在编码器亮度通道中可接入副载波(esc)陷波器，而当不希望它影响黑白兼容图像的清晰度时，也可将其旁路。为均衡色度信号因频带受限而在时间上产生的延迟，Y通道还接有延迟线。延迟线输出的Y信号．再经放大、钳位等处理电路，并混入复合消隐信号(BL)和复合同步信号(s)后便形成黑白全电视信号。

在色度通道里，(R-Y)、(B-Y)先经带宽限制，压编成V、U信号，再由钳位电路钳定零电平，然后进入平衡调幅器。在两个调幅器中，分别实现V信号和U信号对副载波esv和esu的平衡调幅。两个已调信号再经相加组合和滤除调制中产生的谐波之后，便形成色度信号ec(t)。滤波网络可采用低通或带通。此网络还能滤除载漏的谐波，而当使用带通时，调制信号的泄漏也可去除。

二、数字电路预制副载波编码方案esc经移相并变成方波后送入相位比较器和90°相移粗调电路，被比较的信号来自两个平衡调幅器。比较的结果用来控制四倍副载频(4fsc)振荡器的频率和相位。

若将其中的一组副载频方波(0°、180°或90°、270°)逐行切换输出，便能获得逐行倒相的esv。用这种数字电路来预制esu和esv的优点是显而易见的。不过为了将它付诸实施，要求这些高速电路的工作必须稳定而可靠。

三、PAL制色同步信号

PAL色同步信号包含两个分量，一为传递副载波相位信息的锁相分量，一为传递开关状态信息的识别分量。为使eb(t)不干扰图像，它不仅须在行消隐期间传送，幅度也不宜太大，而且它的副载波相位应对应人眼不敏感的色调。当色同步信号按上述方法形成时，这些要求实际上已经得到满足。但是，就625行隔行扫描PAL制来说．色同步信号的传送，还必须符合下图所示的规定。

图表明，eb(t)(用箭头表示)在场消隐期间被消隐若干行．这是为了避免对接收机场同步产生干扰。但另一方面，为保证接收机恢复的副载波在场正程之始就具有正确相位eb(t)应在场同步之后尽早传送。

eb(t)相位的逐行摆动，对接收机锁相环是个干扰。为避免因消隐前后eb(t)的相位不同造成锁相环工作状态的较大扰动，在同步机中，需用图所示的每场移半行、四场一循环的包同步消隐脉冲(也称过回门脉冲)，在场消隐期间消隐奇数个K脉冲。

特技切换时，eb(t)的相位必须确定而且彼此同步。即各编码器输出的每场最初一个与最后一个色同步信号均应为同一确定相位(例如+135°，用朝上的箭头表示)。因这些行与有P脉冲的行对应，所以只要将P脉冲接到双稳态触发器的恰当的置零端，控制PAL开关的方波就有确定相位。因此，总可以实现上述要求。为少敷设一条电缆，用来确定双稳态输出的相位的脉冲，也可以由P脉冲改为VP脉冲。5.5模拟电视射频信号的形成因为视频图像信号具有6MHz带宽，所以地面电视广播频段选在超短波范围，我国规定的甚高额波段(VHF)频率范围为48—223MHz，超高频波段(UHF)频率范围为470一960MHz。此外，还有有线电视与卫星电视广播，其频率范围大大扩展，电视覆盖范围已近全球。本节仅以前者为例说明射频电视信号的形成。

5．5．1图像信号的调制一、残留边带（VSB）调制方式视频图像信号对射频载波通常采用调幅方式。当规定视频带宽为6MHz时，如用双边带调幅发射，电视频道将占有13MHz的带宽(同时加有伴音信号)，于是在电视广播频段内能容纳的频道数极少，接收机造价将很高，有关设备也变得庞杂而昂贵。因此，在保证图像信号质量的前提下，尽可能压缩已调图像信号的带宽。

在载波电话中普遍采用单边带传输方式，但对图像信号则不宜采用单边带调幅传输。因为：第一，图像信号包含零频分量，要完全滤除载频附近的下边带是很难实现的；第二，在采用单边带滤波器时，在载频处滤波器的幅频特性变化非常陡峭，与它相应的相频持性也有很大的非线性，使通过网络后的信号产生严重的包络失真，这对电视图像信号极为有害，第三，单边带调幅波的正确检波比较复杂，而且不适于伴音第二中频的内差载频的产生。

基于上述考虑，目前电视广播标准规定图像信号采用残留边带传送方式，即发送一个完整的上边带及保留一小部分下边带，如图所示。也就是说在0.75MHz以内的图像信号采用双边带传送，0.75MHz至6MHz的图像信号采用单边带传送。

由图看出，当用残留边带滤波器获得射频信号时，相应下边带0.75—1.25MHz处的幅频持性变化比单边带滤波器载频处缓慢许多。这种缓降的幅频特性所对应的相频特性非线性也大为减小。显然．残留边带滤波器比单边带滤波器容易实现。下面我们将分析残留边带的幅频特性与相频持性。

电视广播发射机中残留边带滤波器频率特性

(1)残留边带幅频特性对图所示特性，规定在距图像载频fP为6．5MHz处为伴音载频fs，距fP为-1．25MHz处的最小衰减量为20dB。在发送端采用了残留边带调制方式后，为了无失真地传送图像信号，即在接收端能使恢复出的视频信号中各频率分量保持正确的比例关系，接收机中频网络必须具有图5-32a所示的幅频特性曲线。

图5-32a

图5-32b

图5-33画出了残留边带信号的矢量图。图(a)示出当调制信号频率很低时，相应于图A点附近，可认为是以双边带传输的，两个边频分量之和的振幅与单边带部分的一个边频分量的振幅相等，其合成矢量与载频同相。

图(b)则示出当调制信号频率小于0.75MHZ时，是以大小不等的上、下边频分量传输的，其合成矢量终端移动轨迹呈椭圆形，两个边频分量之和的振幅与单边带部分的一个边频分量的振幅相等；

图(c)示出当调制信号频率大于0.75MHz时，是以单边带传输的，其矢量终端移动轨迹是一个圆。可见，由于接收机中频放大器频率持性对图像载频两侧的双边带部分具有互补作用，所以对所有在视频频率范围内的信号各频谱成分来说，其相对幅度关系可保持不变，如图5-32b①

但由矢量图可以看到，单边带调幅信号A(t)除含有同相分量B(t)外，还含有正交失真分旦Q(t)。若用公式表达，则单频调制信号对载波Ecosω(t)调幅后得到:

在抑制下边带后，得到单边带调幅波：式中第二项就是因单边带传输而产生的正交分量，它将导致调幅信号的包络失真，如图5-34（c)所示。图中(a)和(b)分别表示式第一和第二项的波形。实际上，单边带调幅波是带有寄生调相的调幅波。

图5-34

图5-34

图5-34

(2)残留边带相频特性以上分析的结果是认为滤波网络相频特性为线性时得到的。实际上，相频特性是非线性的，使输出信号产生包络畸变，所以在电视发射机中要对这种非线性进行有效的校正。一个包络不产生失真的传输系统的理想相频特性应为：

即调幅信号通过系统后高频振荡移相移φC，而振幅包络延迟，(即群延时)。因为所以，当系统相频持性为线性时群延时值必为恒量。由此可见，为了使调幅信号通过系统后．检波输出不产生波形畸变，要求系统在信号的频率范围内群延时为恒值。

在电视发射机中，为形成残留边带信号，要采用残留边带滤波器，其幅频特性和群延时特性分别示于因5-35(a)和(b)。可见在大约(fPIF-5)---(fPIF-1)MHz范围内群延时特性比较平均，而在通带两端却变化很大。

图5-35

图5-35

接收机中频网络的幅频待性和群延时特性分别示于图5-35

(c)和(d)。由图得知，在中频频带低端(即相应视频的高频部分)，群延时变化很大；在(fPIF-5)---(fPIF-1)MHz范围内基本恒定；而在fPIF---(fPIF+0.75)MHz的大部分范围内变化也并不剧烈。

图5-35

图5-35

从发射机输入端直到接收机输出端的整个传送过程中，为了保证彩色全电视信号不产生相位失真，一般是在发射机里进行发端与收端群延时值的总预校正(总补偿)。校正时，收端的群延时以标准接收机为准。对于发、收两端群延时特性在频带两侧的上升，必须给以群延时下降的校正，使总群延时在0-6MHz范围内基本均匀。图5-36示出群延时校正曲线。

图5-36

二、调制极性视频图像信号是一个单极性信号，但它对图像载波调幅时可以有两种不同情况，一种是正极性视频信号作为调制信号，一种是用负极性的视频信号作为调制信号。在两种情况下的调制信号及已调波波形示于图5-37。

图5-37

图5-37

我国及世界上很多国家都采用负极性调制，它比正极性调制有较多优点，可以从以下两方面进行比较：

(1)发射机的效率与功率负极性调制时，已调波的同步脉冲顶对应图像发射机输出功率最大值。在一般情况下，一幅图像亮的部分总比暗的部分面积大，因而．在负极件调制时调幅信号的平均功率要比峰值功率小得多，通常小2-3倍。

正极性调制时，对应同步频率脉冲部分图像发射机输出功率为最小，而对图像亮的部分，输出功率大大增加，因而其平均功率比负极性调制时大很多。显然，从发射机的效率来说，负极性调制优于正极性调制。如果从发射机调制级工作特性看，在负极性调制时，同步信号可能进入调制特性曲线的上弯曲部分。这时虽然同步信号受压缩，但仍可用加大同步信号的办法来补偿，因而扩大了调制级调制特性的工作范围。

如果在正极性调制情况下，也使信号进入调制特性曲线的上弯曲部分，这时因高亮度信号受压缩而造成的灰度畸变却是较难弥补的。所以负极性调制时所能发送的最大功率可为正极性调制时的1．5倍。

5.5.2电视发射机电视发射机由图像发射机与伴音发射机组成，图5.38所示为双通道式中频调制彩色发射机原理方框图，上部为图像发射机各环节；下部为伴音发射机各环节。视频信号经钳位放大，微分相位校正后，送入图像调幅级。

通过对中频振荡调幅形成双边带中频图像信号。然后，由残留边带滤波器限制信号带宽。再经群延时校正，微分增益校正以后，送到图像混频器与高频振荡混频，形成高频图像信号。最后，经功率放大馈送到双工器及天线，并由天线以高频电磁波形式发射出去。

在伴音发射机中，伴音信号经放大后进入伴音调频级，通过对中频振荡频率调频形成中频伴音信号。再经伴音混频而转变为高频伴音信号(按我国电视标准最大频偏规定入50kHz)。最后。经功率放大后馈送到双工器，进而由天线将高频电磁波辐射到空间并传播出去。

采用双工器，是为了防止图像信号与伴音信号在同一副天线上产生互相干扰，同时也为了保证信号能以最大的能量优质地传输(如实现发射机、馈线、天线间的良好阻抗匹配)。

大部分大功率电视发射机为双通道,图像发射机和伴音发射机的输出功率按10∶1的比例合成送至天馈线。双工器的组成:电视发射机采用的是定阻抗陷波双工器。它由两个3dB定向耦合器、两个副载波谐振腔(fv-443MHz)、两个伴音谐振腔(fA)电容分支、电感分支、定向耦合器、吸收负载、检波器、指示表头及同轴馈管等组成。

我国电视标准规定伴音载频与图像载频相差6．5MHz，这主要是适应视频信号占有6MMz带宽及调频伴音信号占有250一300kHz带宽的情况。若两者相差过大，则难共用一副天线，伴音调制方式采用调频，是为了保证音质好、抗干扰能力强，以及减少与调幅图像信号之间的相互串扰。为了保证图像发射机与伴音发射机有同样的覆盖面积，一般使图像峰值发射功率与伴音有效发射功率之比为10：1。

彩色电视发射机的幅频特性。

5.6模拟电视同步信号的形成为保证图像信号从发送端列接收端稳定、准确地传送，在PAL制电视中心由彩色电视同步机产生七种同步信号，它们是行推动信号H和场推动信号V，复台同步信号S和复合消隐信号B，以及副载波F、色同步旗形脉冲K和PAL识别脉冲P。在电视标准中，对这些信号在幅度、频率、相位、波形等方面都作出了严格规定。

5.6.1同步信号的定时原理

同步信号定时部分方案之一

集成电路同步机方案之一5.6.3

同步设备之间的锁相原理概述台从锁相台主锁相开环锁相概述当本地电视台与外地电视台进行节目联播时，或者利用转播车作实况转播时，为了实现来自不同信号源的多路信号的混合与切换，必须使本台同步机产生的各种同步信号与外来信号中的同步信号在频率与相位上严格一致。当两台或两台以上的同步机联用时，必须保证各同步机产生的同步信号同频、同相。同步机的这种工作方式称同步机的锁相或跟踪要锁相的同步信号包括色同步信号中的副载波、行同步以及Ｐ脉冲同步机锁相有两种方式：台从锁相和台主锁相台从锁相当本地电视台转播外地电视台或转播车的节目时，让本地同步机的工作为外来同步信号所锁定，这种方式称台从锁相。现在广泛采用集成化同步机锁相电路，如CX7903就是常用于同步机锁相的集成块台主锁相将外来电视节目源的各种同步信号锁定在本地同步机所产生的各信号的频率与相位上，这种锁定方式称台主锁相台主锁相原理方框图如下25Hz频移PAL耦合器同步信号形成P、K脉冲形成

晶振行、场同步比较器调制器副载波鉴相器副载波鉴相器编码器切换设备编码器

压控晶振625：1分频器同步信号形成P、K脉冲形成解码器本地全电视信号外来全电视信号输出中心台转播车SPK压控振荡器PKS开环锁相随着数字技术的发展，出现了大容量帧存储器，从而成功地研制出帧同步机，使开环锁相成为可能帧同步机工作原理的简单方框图如下帧同步机基本工作原理方框图5.7电视信号的录放原理5.7.1磁性录放原理5.7.2数字磁带录像原理5.7.3光盘录像原理5.7.1

磁性录放原理磁性记录原理磁性记录重放原理低载频浅调频信号录放方式VHS磁带录像机S-VHS磁带录像机磁性记录原理磁性记录中的电磁转换磁性录放的关键部件之一是磁头。环形磁头铁心由软磁性材料制成，铁心上开有一条很窄的磁头工作缝隙并绕有磁头线圈。当信号电流通过磁头线圈时，铁心中就产生磁通，并在磁头缝隙周围产生强度与信号电流成正比的磁场。＋－磁头电流(磁场)强度时间磁头线圈磁带磁头缝隙磁头铁芯记录信号输入磁带上的剩磁磁带移动方向磁性记录原理示意图

速度＝记录波长×频率＝λ×f2um×7.5M＝15m/s降低带速：让磁头相对磁带旋转，形成一条条横向或螺旋线磁迹。单磁头：磁头旋转周期1/50s，对应旋转直径95.5mm，相对磁带15m/s四驱磁头：磁头按照90度等分，装在直径为52.4mm的圆盘上，圆盘以250r/s旋转，相对磁带41.2m/s。磁性记录重放原理磁通从磁带流入磁头的磁带磁通重放信号输出g磁带磁头(a)(b)重放时，磁头缝隙中的磁通比例于在范围内的积分即磁头线圈中感应的电动势为由上式可知，当磁带尚未饱和且相对于磁头作匀速运动时，重放输出信号与被录信号的振幅比为

记录频率与磁头缝隙宽度之积，是能否良好地以必要的信噪比重放信号高频成分的主要因素。

当λ较大或f较低时。输出信号与被信号的振幅比

，即f每增加1倍，幅频响应增加

对应图特性上标有6dB／倍频程的直线段ab及其延长线。显然，重放信号各频率分量间的幅度关系，相对于被录信号来讲，将发生变化。

当f接近零时，重放输出下降更快。对应图中的Oa段。当λ较小或f较高时，K随f按正弦规律变化，当g=(2π十1)λ/2(n＝0，1，2，……)时达最大值，当g＝nλ时为零。特别是λ

＝2g时，K达最大值，而λ

＝

g时，K

＝0。后者是磁头缝隙中磁通正负相消的必然结果，通常称f0为临界频率。

图5-44cK响应/dB6dB/倍频程18dB/倍频程ab

为提高重放信号的频率上限。应力求减小磁头缝隙宽度，否则就需要提高磁头—磁带相对速度，从而加大记录波长，使之大于磁头缝隙宽度。记录波长与磁头缝隙宽度之比是能否良好地以必要的信噪比重放信号高频成分的实际限制。

尽量减小g

或提高v，可以扩展重放信号的频率上限，但图表明，重放信号的低频分量下降仍然很快，而电视图像信号频带很宽为良好地重放其低频分量。还必须采取措施把频带压缩到几个倍频程。低载频浅调频信号录放方式1低载频浅调频信号的分析为将电视图像信号频带压缩到几个倍频程，通常采用信噪比高于调幅图像信号的调频方式。选择低载频和浅调频是为了回避录放频带受限的困难。

利用贝塞尔函数

为进一步压缩频带、还可将上边带大部分抑制而成为残留边带信号。图b为这种信号频谱之一例，其频带已被压缩到约2．4倍频程。但mf也不能太小，否则将使信杂比降低。视频带宽上限频率(6MHz)的最低边频频率/MHz同步顶电平消隐电平视频信号峰值白电平低载波浅调频信号

VHS磁带录像机磁带录像机(VTR,VideoTapeRecorder)一般分为两种类型：专业用型和民用型根据信号在磁带上的记录格式的不同，曾出现过多种记录方式，目前应用最多的是U(Umatics)型和VHS

(VideoHomeSystem)型以及由VHS型发展而来的S-VHS型U型与VHS型两种记录格式的不同点格式U3.84.285.4VHS3.84.14.8/MHz/MHz/MHz：同步信号顶部电平频率：消隐电平频率：峰值白电平频率U型记录格式录像机属于专业用类型，而VHS是民用型，因此为提高记录密度，降低磁带用量，它们的磁迹分布不相同如下图所示(a)(b)保护间隔磁迹宽度较宽磁迹宽度较窄(a)

U格式磁迹示意图

(b)

VHS格式磁迹示意图由于VHS录像机的亮度带宽取为3MHz

而且调频亮度信号是浅调制信号，因此它的频谱分布范围是从消隐电平的一次下边频(1.1MHz)至峰值白电平的一次上边频(7.8MHz)。在空出的0~1.1MHz的低频段，供降频后的色度信号占用。如下图所示同步项电平消隐电平峰值白电平载频范围记录带宽上边带抑制黑色下边带０1.13.84.857.8VHS调频亮度信号频谱范围VSH格式采用A.B2个磁头。在PAL制式中B场磁迹记录的色度信号是隔行反相的，而A场的色度信号由于未作移相处理而仍保持为隔行同相。VHS的亮度信号带宽为3MHz，因些其清晰度不高，图像质量不能令人满意，但是它具有记录密度高、体积小、价廉等优点，因而在消费电子领域得到广泛应用。S-VHS磁带录像机S-VHS磁带录像机是在VHS录像机基础上，以专业应用为目标而开发的，S是super的缩写。它与VHS有较好的兼容性为了得到较高的图像质量，S-VHS采用了超高性能磁带和非晶体磁头，以及改进了亮度信号调频标准等措施，而获得成功S-VHS的磁头是非晶体薄片叠层磁头，磁头芯由多层薄片叠合而成，使涡流损耗明显降低，提高了电磁转换效率，使录放频率特性明显改善在S-VHS中，亮度信号的调频标准提高到5.4~7.0MHz，频偏为1.6MHz。5.7.2数字磁带录像原理数字磁带录像机的特点数字信号的记录和重放数字磁带录像机的特点数字磁带录像是把模拟电视信号变换成数字信号并记录于磁带之上，模数转换是对Y,R—Y,B—Y,信号分别进行的，抽样频率分别为13.5、6.75、6.75MHz。每一有效行的抽样数分别为720、360、360。与模拟磁带录像比有三个特点失真、杂波和复录对图像质量的影响较小可采用多磁头并行录放技术，来解决最短记录波长及磁头—磁带相对速度的最高值受限问题数字电路容易集成化数字信号的记录和重放１脉冲信号的记录特性

/20/2此图表示：跳变信号的录放波形磁性层磁化层此图表明：磁化深度(与记录电流

成正比例)远小于磁性层厚度0(2)图表明：重放电动势与图(1)所示重放磁头中的磁通的时间变化成比例。重放电动势下降到峰值的一半所对应的磁带长度标志着数字记录的基本特性(1)(2)(3)(3)图表明：、均随IR的增加而加大，但在很小的情况下，前者迅速减小而后者几乎不变重放脉