1、電視圖像調制技術第1頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 在現代電視發射機中，電視圖像信號的傳送皆采用低電平中頻振幅調制方式，即用電視圖像信號對固定的中頻（我國電視廣播標準規定，中頻載頻為 37MHz ）調幅，并經過中頻寬帶放大后送出符合規定電平的中頻圖像已調幅信號。同時，電視圖像采用殘留邊帶發送方式，為了獲得這一特性，需要采用殘留邊帶濾波器。第2頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六第一節 電視圖像調制器一、電視圖像調制器的組成及要求 電視圖像調制器是電視圖像發射機中重要的組成部分。它主要是由視頻倒相與箝位電路、中頻載波晶振、調幅器以及中頻寬帶放大器組成

2、的。第3頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（一）視頻倒相與箝位 根據電視廣播標準規定，圖像調制采用負極性調幅方式。為了適應這一要求，對全電視號而言，就需將送入調制器正極性全電視信號變成負極性全電視信號。為此，在調制之前，視頻通道必須設置有奇數倍的放大級進行倒相。第4頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 同時，由于在視頻通道中，通常都采用阻容耦合放大器，因此必然造成全電視信號中直流分量的丟失，使得全電視信號的黑色電平不能固定在同一電平上。這樣，代表圖像不同背景的平均亮度就傳送不出去，從而造成失真。為此，在全電視信號送至圖像調制器之前，就要設法恢復全電視信

3、號丟失的直流分量。第5頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 采用箝位電路間接恢復直流。采用這種方法的結果，它不僅可以恢復被丟失的直流分量，而且還可抑制低頻和電源頻率對全電視信號的干擾。第6頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（二）圖像中頻載波 我國電視廣播標準規定圖像中頻載波的頻率為 37MHz 。頻率要足夠準確和穩定。為適應這一要求，圖像中頻載波的產生，一般都采用帶有恒溫裝置的晶體振蕩器來實現。第7頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（三）圖像中頻調幅器 在電視圖像調制技術中，對圖像中頻調幅器的要求，主要是提高調制線性，減少非線性失

4、真，以得到非常低的微分增益和微分相位失真；并使振幅頻率特性和群時延頻率特性易于得到保證，從而能夠獲得較好的彩色性能指標。為此，在現代電視發射機中，普遍采用晶體二極管環形調幅器。第8頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 由于這種調幅器與其它類型的調幅器相比，具有良好的調制線性、很小的微分增益和微分相位失真、振幅頻率特性和群時延頻率特性易于保證，以及無用頻率分量干擾少等特點，因而得到了廣泛應用第9頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 晶體二極管環形調幅器，又稱為晶體二極管雙平衡調幅器，其電路本身是抑制載頻分量的。但是，用于電視圖像調幅時，根據殘留邊帶發送方式

5、的要求，需保留其載頻分量。為此，必須利用外部條件（如加適當的偏置電壓）使環形調幅器處于不平衡工作狀態，以保證經調幅后輸出的已調幅波為帶有載頻分量的雙邊帶調幅波信號。第10頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（四）中頻寬帶放大器 為將中頻信號放大到規定的電平輸出，通常在環形調幅器之后都設置有數級中頻寬帶放大器。 對中頻寬帶放大器的要求，按照我國電視廣播來說，欲放大的圖像中頻已調幅波信號，帶寬為 12MHz ，除要求提供一定的增益外，還要求具有良好的振幅頻率特性，且多級級聯時穩定可靠。第11頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 為適應這些要求，在國產電視發射

6、機的圖像中頻調制器中，多采用 34 級晶體管共基寬帶放大器，并利用傳輸線變壓器的寬帶特性作為放大器的負載，以得到所需的增益和滿足寬頻帶的要求。第12頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六二、環形調幅器工作狀態分析第13頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六環形調幅器的基本電路 第14頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 圖中，u0為中頻(37MHz)載波電壓，經變壓器B1加到二極管調幅器；u為調制信號電壓， E0為直流偏置電壓。在這種電路中，為了獲得良好的調制線性，選取u0( u+ E0)，且設D1D4特性完全一致，兩變壓器 B1和B2中

7、心抽頭兩側的兩個繞組對稱，已調幅波經變壓器B2輸出給負載。第15頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 二極管雙平衡調幅器可以看成是由兩個二極管平衡調幅器組成的.第16頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 二極管雙平衡調幅器的等效電路 第17頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 當u0處于正半周時，二極管D1和D2導通，D3和D4截止，等效電路如圖6-2（a）所示,相應的簡化電路如圖6-2（c）所示；當u0處于負半周時，二極管D3和D4導通，D1和D2截止，等效電路如圖6-2（b）所示,相應的簡化電路如圖6-2（d）所示。第18頁，共8

8、0頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 對負載來說，輸出電流都與（i1- i2）及（i3- i4）成比例。由于（i1- i2）及（i3- i4）在負載上造成的感應電動勢方向相反，所以，總的感應電動勢則與（i1- i2）-（i3- i4）成比例。第19頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六為便于分析，假設調制信號u=Umcost 。當u0為正半周時，D1和D2導通，D3和D4截止。 由于加于D1的正向電壓為U0 + Um+ E0，加于D2的正向電壓為U0 Um - E0 ，所以流經D1和D2的電流分別為：第20頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六i

9、1 = I0m (1+K+mcost)*(0 +1cos0t+2cos20t+) （6-1）i2 = I0m (1-K-mcost)*(0 +1cos0t+2cos20t+) （6-2）第21頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 式中， K= I1/I0m ，其中I1表示由E0引起的電流變量；I0m為零偏置且u=O時載波電壓引起的脈沖電流最大值；m=I2/I0m，其中I2為調制信號電壓引起的電流變量；0、1、2 為脈沖電流分解系數。第22頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 當u0為負半周時，D1和D2截止，D3和D4導通。這時，加于D3的正向電壓為U0

10、 + Um+ E0，加于D4的正向電壓為U0 - Um - E0 ，于是流經D3和D4的電流分別為：第23頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六i3 = I0m(1+K+mcost)(0 -1 cos0t+2 cos20t-3 cos30t +) （6-3）i4 = I0m(1-K-mcost)(0 -1 cos0t+2 cos20t-3 cos30t +) （6-4）第24頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 顯然，在中頻載波電壓變化一周時，流經輸出變壓器總的合成電流為：I = (i1-i2)-(i3-i4) =4I0m(K+mcost)(1 cos0t

11、+3 cos30t +) =4KI0m(1 cos0t+3 cos30t+) + 4 mI0mcost(1 cos0t+3 cos30t +) （6-5）第25頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 由式（6-5）式可見，在環形調幅器輸出的信號中，既有載頻分量，又有邊帶分量，且頻率成分僅為：N0和N0，其中 N=1 , 3 , 5 。通過選頻電路取出載波分量和邊帶分量，濾掉其他分量，即可獲得已調幅波輸出。第26頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六u為負極性視頻圖像信號時，雙平衡調幅器的電流波形 第27頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六

12、采用環形調幅器，它具有以下特點: 工作于不平衡狀態，可以得到所需的圖像中頻已調幅波；選取U0( Um+ E0)，可使環形調幅器工作于開關狀態，即使輸出已調幅波的調制度達 100 %，而對每只二極管而言，其調制度卻是很淺的，因此二極管特性底部的彎曲部分可避開不用，從而獲得良好的調制線性；第28頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 頻譜比較純潔，其輸出頻率成分僅有N0和N0(N=1 , 3 , 5 )，無用頻率成分干擾少，且頻率間隔較大，因此就使得環形調幅器的輸入和輸出電路可以采用非調諧電路（如傳輸線變壓器），而且振幅頻率特性和群時延頻率特性都易得到保證。第29頁，共80頁，2

13、022年，5月20日，0點24分，星期六 此外，由于環形調幅器本身的電路參數和安裝都是對稱的，所以通過二極管結電容和雜散電容直接耦合到輸出端的信號是相互抵消的，從而使得 DP 失真大為降低。顯然，在低電平中頻調制技術中，圖像調制采用環形調幅器，它是比較理想的一種調幅器。第30頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六三、電路參數選擇及采取的措施（一）電路參數的選擇 正確選擇電路參數，主要是對載波電壓和二極管的選擇來說的。它是使環形調幅器處于最佳調制狀態的重要保證。第31頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六1 載波電壓的選擇 載波電壓的選擇，主要是能夠保證二極管

14、正確導通和截止，使二極管處于開關工作狀態。通常選取載波電壓為： U0=(1015)( Um+ E0) ( 6 - 6 )第32頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六2二極管的選擇 二極管的選擇，最好選用超高速開關管或熱載流子二極管。在特性方面，應盡量挑選四只二極管正反特性一致，并以正向等效交流電阻小，反向飽和電流也小為宜。第33頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（二）減小環形調幅器電路不平衡的措施 為了使環形調幅器電路本身盡量達到平衡，致使微分相位失真最小，在電路中采取的措施，主要有以下兩個方面。第34頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星

15、期六1 精心繞制變壓器 在繞制輸入變壓器 B1和輸出變壓器B2時，應力求使 B1的次級及B2的初級中心抽頭兩側的兩個繞組對稱，而且還應考慮到分布參數的影響。通常，B1和B2的繞制采用電壓比為 l : 1 ，初次級分開繞制在單磁環上。其中， B1次級和B2初級采用雙股絞合作為中心抽頭，再分別向兩側繞制相同的匝數。 第35頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六2 采取平衡措施 在電路中采取平衡措施，通常是在環形調幅器中增設平衡電阻和平衡電容，圖(a)適用于工作頻率較低的情況，圖(b)適用于工作頻率較高（如 37MHz ）的情況。對于電視圖像中頻調制而言，采用圖(b)所示的電容平衡

16、方法，通過調整電容可以使電路本身達到平衡，以減小損耗和微分相位失真。這是常采用的一種方法。第36頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六環形調幅器采取的平衡措施第37頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六第二節 殘留邊帶濾波器 電視圖像采用殘留邊帶調幅發送方式，其殘留邊帶振幅頻率特性，在低電平中頻調制電視發射機中，它是在中頻通道（圖像中頻調制器之后）利用殘留邊帶濾波器實現的。這樣，不論哪個頻道，殘留邊帶濾波器均可工作在固定的中頻范圍內，并可采用集中參數元件來實現，對于生產和維護都是十分有利的。第38頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 殘留

17、邊帶濾波器的形式： 所采用的殘留邊帶濾波器，主要有兩種形式，一種是由 LC 組成的殘留邊帶濾波器，另一種是聲表面波殘留邊帶濾波器。第39頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六一、對殘留邊帶濾波器的要求 殘留邊帶濾波器，實質上是一種對通帶、阻帶和過渡帶都有一定要求的帶通濾波器。第40頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 中頻殘留邊帶振幅頻率特性第41頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六中頻殘留邊帶濾波器應滿足以下要求：（1）通頻帶：通頻帶的頻率范圍為3137 . 75MHz ;（2）通頻帶內最大衰減為AP1.5dB；（3）過渡帶：頻率間隔

18、按500kHz 考慮；（4）30.5MHz 和 38.25MHz 處的衰減 As 25dB ;（5）特性阻抗：按 50 配接。第42頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 根據對中頻殘留邊帶濾波器振幅頻率特性的要求，應使它能夠滿足：通頻帶內衰減盡量小，振幅頻率特性平坦；過渡帶窄；特性阻抗低，并能在通帶內保持為不變的純阻等。此外，對于由 LC 組成的中頻殘留邊帶濾波器而言，應使高低頻衰減特性對稱，以便于群時延校正第43頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六二、 LC 殘留邊帶濾波器特性 LC 殘留邊帶濾波器，根據技術要求設置在圖像中頻調制器之后，可采用高通濾波

19、器和低通濾波器組合而構成。第44頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 實際是利用高通濾波器和低通濾波器串接而構成帶通濾波器。一是由于在中頻時的工作頻率和工作電平都比較低，而且對工作于任意頻道都是固定不變的，所以可采用集中參數元件 LC 來構成；另一方面，欲獲得符合要求的中頻殘留邊帶振幅頻率特性，對濾波器的要求，特別是對過渡帶要求很嚴格，可采用橢圓函數（柯爾）型濾波器來實現。第45頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 國產電視發射機中采用的中頻殘留邊帶濾波器，就是由橢圓函數型高通濾波器和橢圓函數型低通濾波器組合而成的。 采用橢圓函數型濾波器，是因為橢圓函數

20、型濾波器的通帶和阻帶雖然具有一定起伏，但過渡帶可以做得很窄，易滿足中頻殘留邊帶振幅頻率特性的要求。 第46頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 橢圓函數型濾波器的特點： (1) 在通帶內可做到僅有一定小衰減量的起伏，且可不超過規定的帶內最大衰減值AP ; (2) 在阻帶內具有較大衰減量的起伏，且可不低于規定的第47頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 (3) 諧振頻率可各實現一個有限傳輸的零點頻率，即在該頻率點輸出電壓為零。這樣，就可以把有限頻率的傳輸零點移至離通帶較近的頻率點上，使衰減曲線的過渡帶變窄。第48頁，共80頁，2022年，5月20日，0點2

21、4分，星期六 采用橢圓函數型濾波器，當串臂和并臂數目（稱為階數，通常用 N 表示）越多時，衰減曲線的過渡帶就會變得越窄。為此，在實際工作中，考慮到對中頻殘留邊帶濾波器的要求，兼顧通帶的最大衰減AP 、阻帶的最小衰減 As 、以及過渡帶的寬窄，采用 9 階橢圓函數型高通濾波器和 9 階橢圓函數型低通濾波器，并將二者串接起來即可組成符合技術標準要求的實際LC中頻殘留邊帶濾波器。第49頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六低電平中頻調制殘留邊帶濾波器組成方塊圖第50頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 殘留邊帶濾波器接在圖像中頻調制器之后，其輸入阻抗為50，輸入

22、中頻調幅波信號316mv(有效值)，在50的負載上獲得100 mv(有效值)的殘留邊帶調幅波信號。 第51頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 9階橢圓函數型高通濾波器的構成第52頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六高通濾波器的衰減頻率特性與振幅頻率特性第53頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六阻帶衰減峰諧振頻率共有4個：f2=18.627MHz(L2和C2串聯諧振), f4=29.41 MHz(L4和C4串聯諧振), f6=30 MHz(L6和C6串聯諧振), f8=27 MHz(L8和C8串聯諧振)。阻帶衰耗As 25dB，通頻帶

23、內最大衰減為AP1.5dB，截止頻率30.37 MHz。第54頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六9階橢圓函數型低通濾波器的構成第55頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六低通濾波器的衰減頻率特性與振幅頻率特性第56頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六阻帶衰減峰頻率：f2=61.64MHz(L2和C2并聯諧振), f4=39.033 MHz(L4和C4并聯諧振), f6=38.2785 MHz(L6和C6并聯諧振), f8=42.525 MHz(L8和C8并聯諧振)。為了提高并聯諧振電路的諧振阻抗，低通濾波器的特性阻抗選為200。阻帶衰

24、耗As 25dB，通頻帶內最大衰減為AP1.5dB，截止頻率30.75 MHz，鏡像彩色副載波頻率41.434MHz處的衰減 30dB。第57頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 需要指出，采用橢圓函數型高通濾波器和橢圓函數型低通濾波器的組合來構成LC中頻殘留邊帶濾波器，雖然可以獲得滿意的振幅頻率特性，但是在振幅頻率特性變化急劇的過渡帶附近，將會出現相位頻率特性的非線性，從而造成遠遠超出技術指標規定的群時延失真（約為 500ns ) ，影響圖像的傳輸質量。為此，在電路中需增設群時延失真校正電路來加以補償，以提高圖像質量。第58頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分

25、，星期六三、聲表面波殘留邊帶濾波器簡介 聲表面波濾波器，簡稱為 SAWF ( Surface Acoustic Wave Filter ) ，它是聲表面波技術與電子技術相結合的產物。這種濾波器用于電視圖像中頻形成殘留邊帶特性，不僅可以獲得較滿意的振幅頻率特性，而且還可以得到線性的相位頻率特性。第59頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 聲表面波濾波器比集中參數 LC 殘留邊帶濾波器在性能方面要優越得多，特別是工作于固定的中頻，通過的功率電平很低，在電性能和機械性能方面都較容易實現。因此得到了廣泛應用。第60頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（一）聲表面

26、波殘留邊帶濾波器的結構及工作原理 聲表面波殘留邊帶濾波器是在壓電介質材料基片上蒸鍍輸入和輸出兩組金屬電極，且呈叉指形狀，通常稱為叉指換能器。第61頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六聲表面波殘留邊帶濾波器結構示意圖第62頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 當在輸入叉指電極上加一交變電信號時，由于壓電材料的壓電效應，使壓電介質基片表面產生機械伸縮變形，從而產生了頻率與交變電信號頻率相同的聲表面波。第63頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 此聲表面波將沿著與叉指電極垂直的兩個方向傳播，由于向左方傳播的聲表面波不能利用，通常采用吸收材料

27、將它吸收掉，而向右方傳播的聲表面波，則經過一定時間到達輸出叉指電極。然而，又由于壓電介質的反壓電效應，到達輸出叉指電極的聲表面波又轉換成電信號而輸出送至負載。第64頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 利用聲表面波，之所以能夠構成濾波器，關鍵在于兩個叉指換能器。具體來說，當外加交變電信號振幅一定時，輸入叉指換能器所激發的聲表面波幅值取決于外加電信號頻率與叉指換能器機械諧振頻率的關系，即二者頻率相同時，所激發的聲表面波幅值最大；二者頻率相差很遠時，所激發的聲表面波幅值最小。第65頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 同理，對于輸出叉指換能器而言，當傳輸頻率

28、與輸出叉指換能器機械諧振頻率相同時，所激發的電壓最大；而二者頻率相差甚遠時，所激發的電壓最小。相應的換能器，從而實現濾波特性。第66頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 叉指換能器的機械諧振頻率是由叉指電極幾何形狀（如叉指寬度、叉指間距和叉指重疊部分長度等）所決定的。顯然，通過選擇電極的幾何尺寸，就可以得到與特定頻率相應的換能器，從而實現濾波特性。第67頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六（二）聲表面波殘留邊帶濾波器的電性能 利用聲表面波濾波器可以獲得電視發送要求的中頻殘留邊帶濾波特性，可以獲得要求的幅頻特性，保持線性的相頻特性。第68頁，共80頁，20

29、22年，5月20日，0點24分，星期六1 振幅頻率特性 聲表面波中頻殘留邊帶濾波器的振幅頻率特性，由于它的矩形系數可以做得較好，故在中頻載頻fIF + 1.25MHz 和fIF - 6.5MHz 處，其衰減量可達30dB ，而遠離通帶的頻率處，其衰減量則可達 50d B 以上。但在通帶內，由于聲表面波傳播過程中出現的各種反射而引起的帶內振幅波動，將達士(0.30.5)dB 。第69頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 2 群時延頻率特性 聲表面波中頻殘留邊帶濾波器的主要優點之一，就是相位頻率特性好。采用這種殘留邊帶濾波器，在整個通帶內具有線性的相位頻率特性，其群時延頻率特性

30、在通帶內是平坦的，且無需補償。但在通帶內同樣存在有群時延波動，通常為(3050 )ns 。不過，這對圖像傳輸質量來說，影響是不大的。第70頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六3 插入損耗 聲表面波殘留邊帶濾波器的插入損耗，主要表現在兩個方面： 一是聲表面波在傳播過程中，僅有一半是有用的，另一半被吸收材料吸收，其插入損耗為6dB； 另一方面，在兩個叉指換能器的電一聲一電轉換過程中，其轉換效率總是小于 1 的，必然也帶來一定的損耗；第71頁，共80頁，2022年，5月20日，0點24分，星期六 此外，還存在著傳輸損耗及失配損耗等。于是，一般聲表面波殘留邊帶濾波器的插入損耗將達 1420dB 。 插入損耗大將成為聲表面波殘留邊帶濾波器的主要缺點。對此，為了不因由此而影響整個通道的增益和信雜比，一般需在聲表面波殘留邊帶濾波器之前，增設中頻寬帶放