《數(shù)字化電視原理與技術(shù)》課件第5章

第5章公共通道5.1高頻調(diào)諧器5.2圖像中頻信號(hào)處理電路

5.1高頻調(diào)諧器

5.1.1高頻調(diào)諧器的組成、作用及要求

1.高頻調(diào)諧器的組成

高頻調(diào)諧器又叫頻道選擇器，俗稱高頻頭。它一般由輸入回路、高頻放大器、本機(jī)振蕩器和混頻器等幾部分組成，其框圖如圖5-1所示。圖5-1高頻調(diào)諧器組成框圖

2.高頻調(diào)諧器的作用

(1)選擇頻道。

(2)放大信號(hào)。

(3)頻率變換。

3.高頻調(diào)諧器的基本要求

高頻調(diào)諧器是電視接收機(jī)的最前端，其性能好壞對(duì)整機(jī)的影響很大。

(1)頻率特性較黑白機(jī)更平坦。

(2)本機(jī)振蕩的頻率穩(wěn)定度及微調(diào)范圍要求較高。

(3)與天線、饋線的匹配。

(4)自動(dòng)增益控制(AGC)。圖5-2高頻調(diào)諧器的幅頻特性5.1.2高頻調(diào)諧器的分類

高頻調(diào)諧器的類型很多。按調(diào)諧方式可分為機(jī)械式和電子式兩類。5.1.3電壓合成(VS)電子調(diào)諧器

在普通彩色電視機(jī)中，一般使用電壓合成(VS)調(diào)諧系統(tǒng)，組成框圖如圖5-3所示。圖5-3電壓合成(VS)電子調(diào)諧器組成框圖

1．電壓合成(VS)電子調(diào)諧器工作原理

在圖5-3中，當(dāng)接收VHF頻道信號(hào)時(shí)，電子開關(guān)S斷開，同時(shí)UHF頻段不供電(電源BU＝0)，電路不工作。此時(shí)1～12頻道信號(hào)經(jīng)帶通濾波器送至VHF輸入回路，經(jīng)初選再進(jìn)

入VHF高頻放大，然后與VHF本振信號(hào)混頻，最后輸出視頻載頻為fPI(38MHz)的殘留邊帶中頻調(diào)幅信號(hào)，以及載頻為fSI(31.5MHz)的伴音中頻調(diào)頻信號(hào)。

2．變?nèi)荻O管及其特性

調(diào)諧原理是通過改變LC回路電感或電容來(lái)達(dá)到改變諧振頻率的目的。彩色電視接收機(jī)是采用變?nèi)荻O管代替回路可變調(diào)諧電容。變?nèi)荻O管是特殊的晶體二極管，通過改變加在變?nèi)莨軆啥说姆聪蚱秒妷簛?lái)改變結(jié)電容Cj。一個(gè)典型的變?nèi)荻O管2CB14，其結(jié)電容與外加偏壓的關(guān)系如圖5-4所示。圖5-4變?nèi)莨茈娙葑兓€由圖可見，當(dāng)偏置電壓從－30V到－3V變化時(shí)，結(jié)電容Cj變化范圍為3~18pF，其電容量變化比為。由變?nèi)荻O管構(gòu)成的調(diào)諧電路如圖5-5所示。圖5-5電壓合成(VS)電子調(diào)諧原理及等效電路

3．頻率覆蓋和頻段劃分

采用變?nèi)荻O管進(jìn)行調(diào)諧，諧振頻率從最高頻率fmax變化到最低值fmin時(shí)，其比值fmax/fmin稱為調(diào)諧回路的頻率覆蓋系數(shù)，用Kf標(biāo)記，記為

對(duì)于VHF頻段，按我國(guó)頻率分配標(biāo)準(zhǔn)，fmax＝219MHz

(對(duì)應(yīng)12頻道中心頻率)，fmin＝52.5MHz(對(duì)應(yīng)1頻道的中心頻率)。所以，所需的調(diào)諧回路頻率覆蓋系數(shù)Kf為相應(yīng)地，要求變?nèi)荻O管的變?nèi)荼葹閮蓚€(gè)頻段的電容比是：在電壓合成(VS)電子調(diào)諧器中，電調(diào)諧VL和VH頻段間轉(zhuǎn)換的原理電路如圖5-6所示。圖5-6電調(diào)諧頻段轉(zhuǎn)換原理圖5.1.4頻率合成(FS)電子調(diào)諧器

1．FS電子調(diào)諧器組成

FS電子調(diào)諧器主要由電壓合成調(diào)諧器、頻率綜合器(PLL)電路組成。圖5-7

FS調(diào)諧器電路組成框圖

2．FS電子調(diào)諧器工作原理

雖然FS電子調(diào)諧器的高頻放大電路、混頻器、本機(jī)振蕩電路與電壓合成電子調(diào)諧器在結(jié)構(gòu)上是基本相同的，但調(diào)諧原理完全不同。

3．FS電子調(diào)諧器的優(yōu)點(diǎn)

與電壓合成式調(diào)諧選臺(tái)方式相比，頻率合成調(diào)諧選臺(tái)方式有很多優(yōu)點(diǎn)。

(1)FS選臺(tái)方式調(diào)諧準(zhǔn)確度非常高，溫度特性也較好。

(2)在采用頻率合成技術(shù)進(jìn)行選臺(tái)時(shí)，主控微處理器只對(duì)鎖相環(huán)路中的可編程序分頻器進(jìn)行分頻比的控制，并在其I2C總線的控制下完成調(diào)諧選臺(tái)。

(3)畫中畫大屏幕彩色電視機(jī)的需要。

5.1.5

470MHz全頻道增補(bǔ)高頻調(diào)諧器

470MHz全頻道增補(bǔ)高頻調(diào)諧器采用超小型元器件，具有輸入阻抗高、跨導(dǎo)高、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、AGC特性好的優(yōu)點(diǎn)。

5.2圖像中頻信號(hào)處理電路

5.2.1圖像中頻通道的組成與性能要求

1．圖像中頻通道的組成

中頻處理通道由預(yù)中放電路、聲表面波濾波器(SAWF)組成的中頻濾波器、中頻放大器、視頻檢波器、自動(dòng)消噪電路(ANC)、預(yù)視放電路、自動(dòng)增益控制電路(AGC)與自動(dòng)頻率控制(AFT)電路等組成，如圖5-8所示。圖5-8圖像中頻通道組成框圖

2．圖像中頻通道的性能要求

1)足夠高的電壓增益

中放通道的增益高低直接影響到整機(jī)靈敏度，一般分立元件中放電路的增益約為60～70dB，集成中放電路的增益為40～50dB。

2)符合要求的幅頻特性

(1)圖像中頻的選擇應(yīng)在幅頻特性曲線高端斜坡的中點(diǎn)，且距離上、下端均為0.75MHz，這是因?yàn)殡娨曅盘?hào)

采用殘留邊帶方式傳送的緣故。

圖像中頻處理通道的中放幅頻特性曲線如圖5-9所示。圖5-9圖像中頻通道幅頻特性曲線圖

(2)伴音中頻(31.5MHz)吸收點(diǎn)。

①對(duì)于黑白電視機(jī)而言應(yīng)衰減－26dB，其原因有二：一是為了減少伴音對(duì)圖像的干擾；二是為了減少圖像對(duì)伴音信號(hào)的寄生調(diào)幅。

②彩色電視機(jī)要求伴音中頻電平衰減至－50dB。

③曲線在30.5±0.1MHz范圍內(nèi)應(yīng)保持平坦響應(yīng)，以便對(duì)伴音調(diào)頻的兩個(gè)邊帶信號(hào)能夠進(jìn)行均勻放大；另外，當(dāng)高頻頭本振稍有失諧時(shí)，不致產(chǎn)生伴音干擾圖像的現(xiàn)象。

(3)中放通頻帶BW的寬度，應(yīng)由37MHz頻率點(diǎn)算起到圖中所示的70％幅度(－3dB)所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)為止，要求BW達(dá)到5～5.5MHz。

3.選擇性好

中放通道頻率特性必須具有良好的選擇性，而選擇性是指對(duì)通頻帶以外和鄰近頻道信號(hào)干擾的抑制能力。圖5-10射頻電視信號(hào)鄰近頻道的頻譜

4.自動(dòng)增益控制(AGC)可控

從天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度通常在100μV~200mV的范圍內(nèi)變化。為了使電視機(jī)能適應(yīng)在強(qiáng)信號(hào)作用下工作，必須要求中放和高頻頭的增益都能自動(dòng)調(diào)整，整個(gè)AGC范圍應(yīng)達(dá)200mV/100μV＝2000倍(66dB)。通常要求中放AGC能控制40dB，高頻頭AGC能控制20dB。

5.工作穩(wěn)定

因?yàn)橹蟹旁鲆婧芨撸ぷ黝l率也很高，如果工作不穩(wěn)定，極易引起放大器自激，甚至?xí)斐呻娨暯邮諜C(jī)無(wú)法工作。因此，必須采取相應(yīng)措施防止中放電路出現(xiàn)自激，要求中放電路遠(yuǎn)離自激狀態(tài)，保持工作穩(wěn)定。通常采取的辦法有：合理設(shè)計(jì)元件位置，加強(qiáng)電源退耦電路，對(duì)中放電路進(jìn)行屏蔽等。5.2.2中頻通道的主要電路介紹

1.聲表面波濾波器(SAWF)

1)結(jié)構(gòu)、原理及符號(hào)

所謂聲表面波，就是沿著彈性固體(如鈮酸鋰、石英等壓電晶體)表面或界面?zhèn)鞑サ膹椥圆?，它是由兩個(gè)速度相同的聲波(聲橫波和聲縱波)疊加形成的，它實(shí)際上是一種超聲波。聲表面波濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)如圖5-11所示。圖5-11聲表面波濾波器結(jié)構(gòu)及符號(hào)(a)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)符號(hào)在聲表面波濾波器中，信號(hào)經(jīng)過電—聲—電的兩次轉(zhuǎn)換，由于基片的壓電效應(yīng)，兩個(gè)叉指換能器的共同作用，使聲表面波濾波器的選頻特性較為理想。圖5-12為聲表面波濾波器的幅頻特性。圖5-12聲表面波濾波器的幅頻特性曲線圖

2)存在的問題及解決方法

聲表面波濾波器存在插入損耗大和易產(chǎn)生圖像重影等缺點(diǎn)。這是由于聲表面波傳播時(shí)是同時(shí)向前后兩個(gè)方向傳播的，其中最多只有一半傳向輸出端，固定損耗約為

－6dB，再加上基片材料及其他原因造成的損耗，合計(jì)達(dá)

－24～－18dB。

2.中頻放大器

中頻放大系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)滿足前節(jié)中所提出的要求，總增益應(yīng)為70dB左右。目前數(shù)字化彩色電視機(jī)中頻放大器均采用集成電路，集成電路中的中放電路由三級(jí)差分放大器組成，通過內(nèi)部直流負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定其工作點(diǎn)，三級(jí)差分放大器的增益均受AGC電壓控制。

3.視頻檢波器

1)同步檢波器

視頻同步檢波器采用的是二極管包絡(luò)檢波器或雙差分同步檢波器，利用二極管的混頻特性，將圖像中頻(38MHz)與伴音中頻(31.5MHz)差拍出第二伴音中頻(6.5MHz)信號(hào)。圖5-13同步檢波原理框圖例如，設(shè)圖像中頻調(diào)幅波(PIF)為

u2(t)=U2(1+mcosΩt)cosωPIt

式中，

U2、ωPI分別為圖像中頻載波振幅和角頻率，m為調(diào)幅靈敏度。u2(t)經(jīng)限幅放大后變?yōu)榈确╱1(t)，

u1(t)=U1cos(ωPIt－θ)

式中，θ為滯后相角。將u1(t)和u2(t)送乘法器，相乘后的輸出用up′(t)表示，則式中，K為模擬乘法器的傳輸系數(shù)?？梢娤喑溯敵鲋袩o(wú)PIF載波成分，再由低通濾波器濾除其中的二次諧波分量后，得到的同步檢波輸出為

實(shí)用中只要調(diào)節(jié)限幅器外接回路，使θ=0，從而得到最大輸出為

2)鎖相環(huán)(PLL)同步檢波器

其原理框圖如圖5-14所示。圖5-14鎖相環(huán)(PLL)同步檢波器原理框圖

4．預(yù)視放電路

預(yù)視放電路的作用是把視頻檢波器輸出的信號(hào)分別送到解碼電路、同步分離電路、消噪電路和伴音通道等，因此要求該模塊電路具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力和良好的電路隔離作用。

5.自動(dòng)噪聲抑制(ANC)電路

自動(dòng)噪聲抑制電路也稱抗干擾電路，簡(jiǎn)稱ANC電路。ANC電路相當(dāng)于限幅器，主要作用是對(duì)幅度超過同步電平的黑噪聲干擾信號(hào)進(jìn)行限幅消噪，排除黑點(diǎn)噪聲和可能對(duì)同步信號(hào)的干擾；同時(shí)對(duì)幅度超過白電平的白噪聲干擾信號(hào)進(jìn)行限幅消噪，排除亮點(diǎn)干擾。防止它對(duì)圖像質(zhì)量、同步分離和AGC電路造成不良影響。ANC電路可分為截止型和對(duì)消型兩種類型。圖5-15

ANC電路原理方框圖(a)截止型ANC電路；(b)對(duì)消型ANC電路