彩色電視機編碼器和解碼器設計

1、 電子技術課程設計 彩色電視機編碼器和解碼器設計院（系）名稱 信 息 工 程 學 院 專 業(yè) 班 級 普 本 電 信 一 班 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 2015年6月6日彩色電視機編碼器和解碼器設計摘 要電視機是利用的視覺殘留一幀幀漸變的靜止圖像，形成視覺上的活動圖像。電視系統(tǒng)的發(fā)送端把景物的各個微細部分按亮度和色度轉(zhuǎn)換為電信號后，順序傳送,同時傳送聲音同步信號，使人能夠有視覺和聽覺上的享受。本次設計中，主要對彩色電視機的編碼器與解碼器進行設計以及簡要闡述梳狀濾波器組成和工作原理。本文將概述彩色全電視整機的組成和工作原理以及彩色電視機編碼器與解碼器的組成及信號流程。關鍵詞：整機原

2、理，編碼器，解碼器, 梳狀濾波器,同步檢波 目 錄1 彩色全電視整機的構(gòu)成和整機分析11.1彩色電視機的基本框圖11.2電視機各基本成部分11.3遙控彩電整機電路分析22彩色電視機編碼器與解碼器的組成及信號流程32.1彩色電視機編碼框圖及過程32.2彩色電視機的解碼過程及框圖43梳狀濾波器組成和工作原理54同步檢波電路6總 結(jié)9致 謝10參考文獻111 彩色全電視整機的構(gòu)成和整機分析1.1彩色電視機的基本框圖圖1.1遙控彩電的基本構(gòu)成從圖1.1可見，彩色電視機主要由高頻調(diào)諧器（俗稱高頻頭）、中頻放大器、視頻檢波與放大、伴音通道、亮度信號處理電路、PAL制彩色解碼電路、矩陣電路、視放輸出電路、同

3、步分離電路、行場掃描電路、高壓產(chǎn)生電路、開關電源電路、遙控電路和彩色顯像管等組成。1.2電視機各基本成部分1）高頻調(diào)諧器 電視機處理電視信號的第1道關口，要求功率增益高，噪聲系數(shù)小。其功能是選擇電視頻道，并將該頻道的高頻電視信號進行放大，然后與本振信號進行混頻，輸出中頻電視信號。我國中頻，圖像中頻為38MHZ，伴音中頻為31.5MHZ。 2）中頻放大器 它的功能是高頻調(diào)諧器送來的圖像中頻信號和第一伴音中頻信號進行放大，提供適當?shù)姆l特性。它的好壞直接影響圖像的清晰度、對比度和伴音質(zhì)量。3）視頻檢波與放大 它的任務主要是：一對視頻信號進行檢波，以便從調(diào)幅的圖像中頻信號中檢出視頻信號（06MHZ）

4、放大后送給亮度處理電路；二是將圖像中頻信號和伴音中頻信號進行混頻，產(chǎn)生6.5MHZ的第二伴音信號送至伴音電路。4）伴音電路 將6.5MHZ調(diào)頻的第二伴音信號進行放大，用鑒頻器進行調(diào)頻解調(diào)，解出音頻信號，再經(jīng)音頻放大器放大去推動揚5）亮度信號處理電路 對亮度信號進行放大、延時，同時進行亮度和對比度的控制。6）PAL制彩色解碼電路 從PAL制彩色編碼信號中解調(diào)出三個色差信號 （R-Y）、(B-Y)和(G-Y)。7）同步分離電路 從彩色全電視信號中分離出行場復合同步信號，用于行、場掃描電路，使它與接收的電視信號的行、場掃描同步，以獲得穩(wěn)定的圖像畫面。8）行場掃描電路 向行場偏轉(zhuǎn)線圈提供線性良好幅度足

5、夠的行頻和場頻的鋸齒波電流，使電子束發(fā)生有規(guī)律的偏轉(zhuǎn)，以保證彩色顯像管屏面顯示線性良好的光柵。 聲器發(fā)聲。 9）高壓產(chǎn)生電路 利用行掃描的逆程進行升壓，然后整流濾波產(chǎn)生2萬伏左右的直流高壓，向顯像管提供陽極高壓、聚焦電壓和加速極電壓。10）電源電路 一般由開關電源電路構(gòu)成，其目的在于提高電源變換的效率和調(diào)整的范圍，向彩電各電路提供各種工作電壓，使彩電正常工作。 1.3遙控彩電整機電路分析電視高頻信號由天線接收后被送到電子調(diào)諧器中，在這里被頻道選擇放大后與本機振蕩頻率混頻，形成新的中頻頻率信號，即圖像中頻信號。其頻帶寬度為8MHZ，包含有圖像中頻和伴音中頻信號。調(diào)諧器輸出的圖像中頻信號，經(jīng)過預放

6、大，聲表面濾波器輸入到圖像中頻處理單元電路。它首先把中頻信號放大，然后對其視頻檢波得到視頻全電視信號。這個信號中除含有圖像信號外，還包括6.5MHZ的第二伴音信號。視頻全電視信號將分為兩路進行處理，一路經(jīng)過6.5M濾波器，進行音通像斷處理，分離出第二伴音信號，經(jīng)過伴音中放、限幅電路和鑒頻器后得到伴音音頻信號，最后經(jīng)過音頻放大電路，進行功率放大送給揚聲器還原成聲音；另一路，經(jīng)過6.5M陷波器，短路掉伴音信號，只取出06M的圖像全視頻信號，它含有亮度信號、色度信號和行場同步信號以及色同步信號。而后，這一組信號將被分離，分別送往三個單元電路：亮度信號處理電路；色度信號處理電路；掃描電路。具體處理過程

7、：其一，經(jīng)過4.43MHZ的陷波器，進行亮通色斷處理即去掉06MHZ視頻信號中的4.43M色度信號，輸往亮度信號處理電路，得到可形成黑白圖像的亮度信號送往顯像電路；其二，經(jīng)過4.43MHz的帶通濾波器，進行色通亮斷處理，輸往色度解碼電路，在這里得到三個色差信號，再送到顯像電路；其三，去行場掃描電路，視頻信號在同步分離電路中通過幅度差別分離出行場同步信號，分別送到行場振蕩電路。振蕩電路的頻率和相位在同步信號的控制下，保持接收機行場掃描順序與發(fā)射端相同。行場掃描電路輸出行場偏轉(zhuǎn)電流去偏轉(zhuǎn)線圈在顯像管屏上形成光柵。 2彩色電視機編碼器與解碼器的組成及信號流程2.1彩色電視機編碼框圖及過程圖2.1編碼

8、框圖PAL制彩色全電視信號是由色度、亮度、消隱和同步信號組成的。PAL制編碼器的組成如圖4基本上與NTSC制編碼器相同，只是多了一個PAL開關，它把加于V平衡調(diào)幅器的色負載波逐行倒相。 由攝像機送來的三基色信號經(jīng)編碼矩陣電路變換成亮度信號和色差信號。亮度信號經(jīng)過放大并加入復合消隱和復合同步信號后，再經(jīng)過延時均衡后送入相加器。色差信號經(jīng)過低通濾波器限制頻帶后，再分別加入K和K脈沖，送入各自的U、V平衡調(diào)幅器進行平衡調(diào)幅。 U平衡調(diào)幅器送入0度相位的色負載波，而V平衡調(diào)幅器送入正負90度逐行倒相的色負載波。正負90度色負載波的產(chǎn)生是先將0度色負載波經(jīng)90度移相器移相90度后，再經(jīng)過PAL開關逐行倒

9、相成正負90度色負載波，控制PAL開關工作的是行頻P脈沖。U、V平衡調(diào)幅器輸出的已調(diào)波在相加器中相加形成包括色同步信號的色度信號，它和包含復合消隱、同步信號的亮度信號在相加器中混合，就形成了彩色全電視信號。由攝像機中紅、綠、藍攝像管（或CCD片）公別輸出的R、G、B三個基色信號被矩陣電路處理后得到Y(jié)、（RY）、（BY）三路輸出。所謂矩陣電路，就是將若干信號按所需比例組合起來的電路。色差信號的帶寬由01.3MHz的低通濾波器進行限制，而亮度信號的頻帶寬度6MHz，不需再由濾波器加以限制。信號通過寬帶濾波器后公產(chǎn)生延時，所以色差信號通過濾波器后將會比亮度信號有少量延時（約0.7秒）。為了使亮度信號

10、和色度信號同時到達加法器，在亮度通道中就必須加入相應的延時補償電路。 （BY）信號與相位為00的副載波一起送到U平衡調(diào)制器，得到的調(diào)幅信號FU輸往加法器；（RY）信號和由電子倒相關送來的相位為900的逐行倒相的副載波一同送往V平衡調(diào)制器，得到的調(diào)幅信號FV也送往加法器。FU與FV在加法器中相加，便得到正交調(diào)幅的色度信號F（或C）。由加法器得到的逐行倒相正交平衡調(diào)幅的色度信號，通過諧波濾波器濾除副載波的高次諧波后再送至加法器官電路，與亮度信號、復合同步信號、消隱信號混合成彩色全電視信號的視頻信號，電后送至發(fā)射機調(diào)制圖像載波。 電視機的解碼是編碼的逆過程。編碼器是將R、G、B三基色信號進

11、行處理，然后變換成視頻信號輸出；而解碼器則是從視頻信號中再變換出R、G、B三基色信號。2.2彩色電視機的解碼過程及框圖圖2.2解碼框圖PAL制解碼器的組成方框圖如2.2示。除虛線部分外，電路于NTSC制基本相同。 PAL制解碼器的作用與NTSC制解碼器作用一樣，都是實現(xiàn)從彩色全電視信號中恢復出三基色信號R 、G 、B。目前PAL制彩色電視機廣泛采用延時線型解碼器，其中包括：亮度通道、色度通道、基準副載波恢復電路和解碼矩陣電路等四個組成部分。3梳狀濾波器組成和工作原理圖3.1梳狀濾波器框圖梳狀濾波器對于畫面質(zhì)量是非常重要的一個技術。一開始,接收視頻的Video端子是Composite端子(比如R

12、F射頻接口和AV接口),它所能接收的信號叫Composite VideoSignal,即混合視頻信號(也稱復合信號)。因為這個Composite(混合)信號包括了亮度(Luminance,用字母Y表示)和色度/彩度(Chrominace)兩方面的信號,視頻電路要做的工作就是Y/C進行分離處理,目前的梳狀濾波器是在保證圖像細節(jié)的情況下解決視頻信號亮色互竄的唯一方法,其內(nèi)部有許多按一定頻率間隔相同排列的通帶和阻帶,只讓某些特定頻率范圍的信號通過,因為其特性曲線象梳子一樣,故人們稱之為梳狀濾波器梳狀濾波器主要由延遲線和相加電路、相減電路構(gòu)成的，用以分離FU和±FV。一個實際的梳狀濾波器電路

13、如圖4-31所示。其中V1為延時激勵放大器，DL為延遲線，T1為裂相變壓器、L1為調(diào)諧電感，C2為耦合電容。色度信號F經(jīng)電容C1耦合加于V1基極，經(jīng)放大后由集極輸出，再經(jīng)延遲線由A點加至裂相變壓器T1上端，取自Rw的直通信號經(jīng)C2耦合加至T1中點，這樣可在輸出端分別得到相加和相減輸出。將直通信號和延遲信號分別以un和un-1表示，其輸出電壓的合成原理圖如圖4-32等效電路所示。調(diào)節(jié)Rw可保證兩信號幅度嚴格相等，輸出分離更徹底。 延遲線DL多為超聲延遲線，它由輸入、輸出壓電換能器和延遲介質(zhì)組成。壓電換能器由多晶壓電陶瓷薄片制成，當信號加到輸入壓電換能器兩端面的電極上時，輸入信號在延遲介質(zhì)中激起機

14、械振動，形成超聲波。延遲介質(zhì)多為熔融石英或玻璃，超聲波在玻璃中傳播速度較低，再將其制作成如圖4-33形式，經(jīng)多次反射超聲波方到達輸出換能器還原為電信號，這樣使可大大地縮小延遲線體積。為使超聲波按規(guī)定的路徑傳播，減少不規(guī)則反射引起的干擾雜波，在延遲線表面涂有若干吸聲點，吸聲點所涂吸聲材料為橡膠、環(huán)氧樹脂和鎢粉配制而成。最后用塑料外殼封裝，以減小外界的影響。4同步檢波電路圖 4.1 同步檢波器同步檢波器是平衡調(diào)幅波檢波器，可由色度分量FU、FV解調(diào)出相應色差信號UB-Y、UR-Y。要使同步檢波器正常工作，還必須恢復發(fā)送端被抑制掉的副載波信號。即必須輸入兩個信號，一個是待解調(diào)的平衡調(diào)幅波FU或FV；

15、另一個是接收機內(nèi)再生的副載波信號fSC。兩個信號應嚴格保持同頻率、同相位，才能正常地完成檢波過程; 否則, 將降低檢波效率，且使解調(diào)器輸出互相串色，產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象。為此，B-Y同步檢波器應輸入FU及相位為0°的再生副載波fSC，才能檢出U（或UB-Y）分量；R-Y同步檢波器應輸入逐行倒相的FV及相位±90°逐行倒相的再生副載波fSC， 才能檢出V（或UR-Y）分量。檢波器輸出端應設置低通濾波器， 以濾除輸出信號中的殘余副載波等高頻分量。必須指出：一個解碼中必須有兩個同步檢波器，各從相應的色度信號分量中解調(diào)出色差信號來。這兩個同步檢波器按其工作對象分別稱為R-Y同

16、步解調(diào)器（或V同步解調(diào)器）和B-Y同步解調(diào)器（或U同步解調(diào)器）。由于兩個色度分量是正交的， 為滿足同步解調(diào)器的同步要求，送到這兩個同步解調(diào)器去的基準副載波也必須是正交的； 又由于色度分量FV是逐行倒相的，所以送到R-Y同步解調(diào)器中去的基準副載波也必須是逐行倒相的。這兩個基準副載波也相應地被稱為R-Y基準副載波（或V基準副載波）和B-Y基準副載波（或U基準副載波）。實際上，從同步檢波器解調(diào)出的色差信號U、V還必須經(jīng)過去壓縮放大器，才能恢復出原來的色差信號UB-Y、和UR-Y。即通過適當安排色差信號放大器的增益給U、V信號以不同的放大倍數(shù)。具體些說，將U信號放1/0.493=2.03倍，V信號放大

17、1/0.877=1.14倍，就分別成了UB-Y、和UR-Y信號。 總 結(jié)通過一個星期的努力，課程設計終于做完了，心里的一塊大石頭也落地了，總的來說，收獲不少。通過這次彩色電視機編碼器與解碼器設計，掌握了彩色電視信號的變換過程，了解了編碼器與解碼器的組成及信號流程以及對同步檢波器、梳狀濾波器的工作原理有了更進一步的掌握。同時，自己也對文檔、畫圖等辦公軟件有了更進一步的學習利用心得。致 謝本次課程設計對與我來說是學習本專業(yè)的一段經(jīng)歷,從設計之初的無從下手到設計工作的圓滿完成,期間遇到了諸多的問題和困難。但在老師的細心指導和幫助下,通過自己的努力,最終這些問題與困難都得到了圓滿解決。使我可以按時完成畢業(yè)設計并使自己的專業(yè)知識與綜合能力都得到了相應的提高。在畢業(yè)設計過程中。老師在百忙中對我的畢業(yè)設計進行了指導。老師首先細致地為我解題;當我迷茫于眾多的資料時,她又為我提綱挈領、梳理脈絡,使我確立了本文的框架。感謝老師對我的論文不厭其煩的細心指點。在論文寫作中,每周都能得到老師的親切指點。從框架的完善,到內(nèi)容的擴充;從行文的用語到格式的規(guī)范