電視信號的調制7.1電視射頻信號傳送的特點1.電視射頻信號的特點視頻信號的頻帶較寬，所以將彩色全電視信號調制到載波上，載波必然高很多。為了能解調出不失真的彩色全電視信號，圖像載頻至少應為視頻信號最高頻率的5-7倍。即電視射頻須在40MHz以上，所以電視射頻信號應該用超短波發射。2.無線電波傳播形式：地面波、天波、空間波。電波的傳播方式取決于它的波長。中、長波靠地波傳播；短波靠天波傳播；超短波利用空間波直接傳播，它的傳播特性近似于光線，傳播距離一般不超過視距。h1:發射天線高h2:接收天線高r:地球半徑

2.視距(7.1)視距為L1+L2。顯然h2≤h1，故視距基本上等于L1，設h1=200米，地球半徑約6370公里，則傳播距離約為50公里。4.超短波傳輸手段：電纜（短距離）微波（遠距離）通信衛星（遠距離）。7.2圖像信號的調制

1.圖像信號調制方式的選擇

采用的方式：調幅方式設調制信號和載波信號分別為：和，則其調幅波為：

令調制系數，則

式中ωo+Ω分量稱上邊頻，ωo-Ω分量稱下邊頻。

雙邊帶和單邊帶調幅信號的頻率

圖7.2雙邊帶和單邊帶調幅信號的頻率

載波下邊帶上邊帶f0-fmax

f0

f0+fmax

f0△ffmax

ff0△ff0+fmaxf(b)單邊帶調幅(a)雙邊帶調幅

單邊帶調幅波信號的表達式為：

(7.3)

將式(7.3)中增加一正一負兩個下邊頻(ωo-Ω)項，式(7.3)可寫成：

雙邊帶調制傳送占用頻帶過寬，而單邊帶傳送則失真大。故選用殘留邊帶傳送。(7.4)2.殘留邊帶(verticalsidebands)頻譜特性：

圖(a)數字是按我國電視標準標注的；圖(b)數字是美、日等國電視標準。殘留邊帶的特點：對于頻率較低的調制信號來說，實際上仍是雙邊帶，而對于頻率較高的調制信號則屬于單邊帶性質。殘留邊帶與其它調制方式的比較:與雙邊帶傳送相比，殘留邊帶占用的頻帶窄。與單邊帶濾波器比，殘留邊帶濾波器下限頻率處的幅頻特性變化緩慢，技術上容易實現，信號失真小。殘留邊帶信號的失真：1)幅頻失真

射頻圖像信號視頻信號

圖7.5解調殘留邊帶調幅波所得視頻信號的幅頻特性0.750.75

f0

f(Mhz)f(Mhz)1.25601.256

補償幅頻失真的辦法：將接收機中頻放大器的增益一頻率特性曲線設計特殊的形狀，以獲得補償效果。在超外差式接收機中頻信號要經過變頻，降為中頻信號，然后進入中放級進行中頻放大，在變頻過程中，接收機本身產生的本機振蕩信號(簡稱本振)的頻率高于射頻信號頻率，高的頻率就是中頻。

中放級補償解調后視頻信號的幅頻失真的增益—頻率特性及中頻圖像特性。

fi

6f(Mhz)06f(Mhz)(a)(b)0.5KNyquist沿

fi

f(MHz)60.7506(c)(d)

圖7.7接收機中放增益—頻率特性與視頻信號幅頻失真的關系

K0751K0.75

在(fi+0.75)～(fi-0.75)頻率范圍內的斜直線，稱之為“NyquisT沿”。圖7.7(c)所示中放圖像信號增益一頻率特性數學表達式表示如下：(7.5)上列第二式就是“NyquisT沿”的表達式，式中a為其斜率(負值)，頻率單位為兆赫。2)正交失真普通振幅檢波器解調單邊帶信號時，會產生正交失真，用以解調殘留邊帶也同樣具有正交失真。至于失真的程度則隨調制信號的不同頻率區域而有所不同。在0.75～6兆赫區內，由于fi+0.75兆赫以上的中放增益為零，故屬單邊帶性質，其每一頻率分量的正交失真與討論單邊帶時所得的結構相同。在0～0.75兆赫區內，雖然原來屬于雙邊帶性質，本應無正交失真，但由于中放特性的“NyquisT沿”對于某一對上、下邊頻來說，彼此具有不同的增益，使中放輸出信號成為上、下邊頻不對稱的雙邊帶信號，這也要產生正交失真。

設調制信號為小于0.75兆赫的單一頻率F的簡諧信號，中放輸出圖像信號載頻fi的增益為0.5K，上邊頻fi+F及下邊頻fi-F的增益相對于fi

增益的變化量為A，即fi+F的增益為-A；

fi-F的增益為+A于是中放輸出圖像信號電壓為：式中Ui為輸入圖像中頻載波的振幅，ωi為圖像中頻(角頻率)，m為調幅系數。

式7.7中第一項為中放輸出圖像信號的載頻分量，其振幅被“NyquisT沿”衰減了一半，第二大項稱同相分量。因為它的兩個邊頻的合成矢量始終與載波矢量同相，第一、第二兩項之和為無失真分量。第三大項即為正交失真分量，其矢量始終與載波矢量成900。稍加變換，上式又可寫成：

在調制頻率0.75MHz內的殘留邊帶波也屬于調幅調相波，由正交分量造成包絡波形失真的情況與單邊帶波相似，為了減小用普通振幅波器解調時的正交失真，可在發射機的視頻系統中對圖像信號進行預校正，用預先產生相反的失真來進行補償。3)相位失真理想的線性相位傳輸系統其相頻特性為：理想線性相位系統中的τg應保持為定值的水平直線。否則，不同頻率的包絡通過傳輸系統后，由于延時不同，肯定會使具有脈沖特性的電視信號波形產生失真。

殘留邊帶傳輸系統的群延時不為定值，并不滿足上述線性相位的條件，存在相位失真。為克服發射機的殘留邊帶濾波器的群延時失真和接收機中頻放大器的斜切式幅頻特性造成的群延時失真，在發射部分設有群延時校正電路予以總補償：采用群延時失真很小的高斯形中放曲線:3.

全電視信號的調制極性

全電視信號有正、負極性之分。用正極性全電視信號作為調制信號，稱其為正極性調制，其已調波特點是，圖像越亮，已調波的振幅越大。用負極性全電視信號作調制信號,稱之為負極性調制，其特點是圖像越暗，已調波振幅越高，同步頭時，已調波振幅最大。

我國及其它多數國家都采用極性調幅，圖7.9(b)中已調波的相對電平如下：同步頭=100%

消隱電平=75%

黑電平=67.5%

峰白電平=(10～15)%負極性調制有如下優點：噪聲干擾脈沖對高頻高幅波表現為振幅偏大，對圖像的干擾是黑色噪聲，人眼視覺對其不敏感。發射機的效率高。負極性調幅波的同步頭幅度不隨圖像內容變化。

7.3伴音(associatedSound)信號的調制

1.伴音信號的調制方式及伴音載頻伴音信號通常采用調頻制，其原因是：伴音和圖像采用不同的信號調制方式，對減小二者之間的干擾極為有利。調頻信號的音質好。調頻信號的抗干擾能力強。為獲得相同的信噪比，調頻信號的發射功率可比調幅信號的小很多。

電視伴音調頻與調頻廣播除了頻偏不同外，幾乎完全相似，調頻廣播的最大頻偏為75KHz，而伴音調頻的最大頻偏50KHz。為避免伴音與圖像之間干擾，并能方便地分離它們，伴音信號與圖像信號彼此應有不同的載頻。但為了使伴音射頻與圖像射頻能在一個電視頻道內由同一付天線發射和接收，伴音載頻與圖像載頻應相差不遠。伴音載頻與圖像載頻的差應為定值，這是因為在接收機中伴音信號的分離都采用“內載波方式”，輸入至伴音通道的調頻信號的中心頻率是圖像中頻與伴音中頻之差，若這一差值不穩，進入鑒頻器的中心頻率就有了偏差，伴音就會失真。

2.調頻伴音信號的頻偏和帶寬調頻波的瞬時頻率隨調制信號的變化而變化，瞬時頻率與載頻之差值稱為調頻波的頻偏。頻偏與音頻信號的振幅成正比，音頻信號正、負峰值時的頻偏稱最大頻偏。調頻波的頻偏與調制信號的頻率之比稱為調制指數(ModulaIndex)。其表達為：

3.伴音信號的預加重和去加重在調頻信號的傳輸過程中，使恢復的音頻信號高頻端信噪比明顯變差的因素：高頻調頻波受到干擾噪聲作用產生寄生調相干擾分量，它間接地增加了高音頻部分對應的頻偏；接收機的伴音鑒頻器輸出的噪聲頻譜總是高頻時的噪聲大于低頻時的噪聲；音頻信號的高頻部分振幅總是小于低頻部分的振幅。

為了改善高音頻的信噪比，發射機部分在調頻前預先把音頻信號中的高音頻分量(2.4KHz～15KHz)的幅度加以提升，而低音頻部分(50Hz～15KHz)基本不提升。這便稱為預加重。即以增加調頻指數M來改善信噪比。在接收機的伴音鑒頻器的輸出中，由于音頻信號的高音頻分量預先獲得提升。為還原音頻信號本來頻譜結構，在這里又將提升的高音頻進行壓縮，這便是去加重。預加重和去加重總的效果是對音頻沒有提升，也沒有壓縮；而對噪聲來說，在預加重端沒獲得提升。而在去加重端則受到壓縮。這樣便提高了信噪比。

在調頻伴音發射機中，采用RC或RL高通濾波器來實現預加重。預加重網絡的輸出電壓U2與輸入電壓U1有如下關系：由于，上式近似為：

當Ω=0時有：

于是預加重網絡的頻率失真系數Y為：

(7.11)令RC=τ，則

(7.12)式(7.12)表明：預加重網絡對高頻分量提升快慢，完全取決于時間常數τ的大小。

4.調頻立體聲和電視立體聲伴音立體聲的原理：將音頻編碼成兩個信號：L+R；或L-R。其中L+R信號與常規的音頻信號一樣，與單聲道接收機兼容；而L-R信號是產生立體聲效果的附加信號。在調制發射時，L+R信號對主載波信號進行調頻;而L-R信號對一頻率為38KHz的副載波進行平衡調制。為了使接收機能解出L-R信號，發射機還要發射一個頻率為19KHz的導頻音信號，接收機根據導頻信號就可以再生38KHz的副載頻，在立體聲解碼電路中，對L+R和L-R信號解碼，就可以輸出L和R音頻信號并分別送往立體聲通道。

電視立體聲伴音實現的方法之一：L-R信號對31.4KHz的超音頻副載頻進行平衡調制，這個頻率正好是行頻的2倍即2fH(fH=15734.20Hz)，而其導頻音為3.5fH

。選用行頻的2倍頻目的是實現伴音與圖像信號的頻譜間置，減小相互干擾。5.電視多路伴音廣播

FM-FM方式：在主伴音高端添置一個超音頻副載波，用第二伴音或副聲道信號(L-R)對超音頻副載波進行調頻，頻偏±10KHz，頻帶為16KHz～47KHz。另外還要發送一個控制信號來控制接收機中解碼矩陣電路，是輸出立體聲伴音還是兩國語言伴音。這個控制信號是用頻率為982.5KHz(表明是立體聲伴音)或922.5Hz(表明為兩國語言)對7/2fH的副載波調幅而形成。7.4電視發射機

1.電視發射機的組成電視發射機有多種組成方式：一種是圖像與伴音共用一部發射機，即所謂單通道發射機，另外一種是雙通道中頻調制發射機。2.電視發射機的幅頻特性電視發射機不但要傳送0～6MHz的亮度信號Y，還要傳送位于fsc±1.3MHz頻率范圍內的色度信號和伴音調頻信號。為了保證色度信號不失真，必須使高頻范圍內的幅頻特性曲線足夠平坦，色度信號也要對圖像載波進行調制，其下邊帶位于殘留邊帶濾波器的阻帶內，即可能位于低頻道的圖像信號范圍。由于色度信號具有連續性，且幅度較大，若其下邊帶抑制度不夠，會構成對低頻道的嚴重干擾。為了更有效地抑制色度信號在低頻道中的干擾，電視發射機的幅頻特性規定在(fRP

-4.43)MHz處應有42dB的衰減，在(fRP

-1.25)MHz處有20dB的衰減。

圖7.12電視發射機的幅頻特性7.5電視頻道的劃分

高頻電視信號占8MHz頻帶寬度，且圖像信號的載頻在48MHz以上，