第四章電視攝像與發(fā)射系統(tǒng)

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4.1廣播電視系統(tǒng)的組成

4.2電視攝像機

4.3攝象器件

4.4電視圖像信號的處理

4.5同步信號的形成

4.6PAL全電視信號的形成

4.7電視信號的發(fā)送

在學完前三章關于黑白與彩色電視傳象的基本原理后，從本章至第五章將要介紹電視攝象、發(fā)送、接收技術的一般原理。本章著重介紹電視信號的攝取、處理和發(fā)送等技術；第五章則介紹電視信號的接收技術?！?.1廣播電視系統(tǒng)的組成電視可分為廣播電視與應用電視兩類，其中廣播電視發(fā)展得很早、最成熟和最完備。為了學習的方便，本章與第五章以廣播電視系統(tǒng)為例，來介紹電視發(fā)送和接收技術的基本原理，毫無疑問，這些原理對應用電視也是普遍適用的。圖4.1-1示廣播電視的發(fā)送和接收系統(tǒng)方框。發(fā)送系統(tǒng)主要包括各種電視信號源、信號處理與發(fā)射設備，接收系統(tǒng)主要包括天線和接收機。大多數(shù)應用電視系統(tǒng)不需要發(fā)射設備，直接通過電纜將電視信號傳送給終端顯示設備。電視信號源主要有三種：①電視攝象機，它能將活動圖象直接轉變?yōu)殡娨晥D信號。②飛點掃描器，它能將文字、圖文（包括透明和不透明的幻燈片）以及活動電影片轉變成電視圖信號，它可以用來插送字幕、靜止圖象和放映電視電影。③利用電子合成技術產(chǎn)生電視信號、例如電視測試信號發(fā)生器、此外，錄象機，現(xiàn)場實況轉播車，轉發(fā)衛(wèi)星，城市間、國際間的微波中繼線路也能提供各種節(jié)目的電視信號。將上述各種電視信號送到導演臺，節(jié)目導演通過視頻信號切換開關選出所需要的一種或幾種電視信號，送到線路放大器進行放大和處理后，再由圖象發(fā)射機將電視圖象信號進行調(diào)制與放大，形成高頻電視信號送到電視發(fā)射天線，以電磁波的形式發(fā)射到各地的電視接收天線上。電視接收機再將天線感應的高頻電視信號，進行一系列與發(fā)送系統(tǒng)相反的信號處理與變換，使之變成R、G、B三基色信號，在顯象器件上重現(xiàn)出電視圖象?！?.2電視攝象機電視攝象機是一種景物圖象變換成電視信號的裝置。它是電視系統(tǒng)中的關鍵設備，其性能之優(yōu)劣，直接影響最終電視圖象的質(zhì)量。攝象機采用的攝象器件分為兩類：攝象管理和固體攝象器件。它們都是利用某一種光電效應，使圖象的光信號轉換成電荷，構成相應的象素并在微小電容中暫時存貯。攝象管利用電子束對象素進行掃描，讀取電荷形成電視圖象信號；而固體攝象器件采用固體掃描方式讀取象素的中電荷。按攝象機的功能，可分為黑白攝象機和彩色攝象機兩類。彩色攝象機又分為單管（片）、兩管（片）、三管（片）三種形式。單管式彩色攝象機有頻率分離式、相應分離式、三電極式和階梯能量式等多種方式。廣播電視普遍采用三管（片）式攝象機；由于單管（片）彩色攝象機具有體積小、重量輕、價廉、調(diào)整方便等優(yōu)點，故在應用電視中得到迅速的發(fā)展和應用。下面著重介紹三管（片）式彩色攝象機的工作原理。4.2.1三管（片）式彩色攝象機圖4.2-1為三管式彩色攝象機組成方框圖，它主要分為三部分：①機頭部分；②視頻圖象信號處理；③編碼器，彩色同步機和彩條發(fā)生器。過去這三部分是分開的，機頭部分自成一體，并放置在活動的三腳云臺上，由攝象員操作拍攝；后兩部分設置在固定在機柜內(nèi)。隨著小型化的發(fā)展，當前的便攜式攝象機上已能將這三部分合成一體了，其重量與體積都不超過原來的攝象機頭。攝象機頭主要由攝象機的光學系統(tǒng)，攝象管及其附屬電路，尋象器等組成。彩色景物的光象由變焦距鏡頭攝取，通過中性濾光片（為得到適宜的光通量）和色溫濾光片（將不同的照明光源的色溫轉換為攝象機所要求的色溫）后進入色棱鏡，被分為解為三個基色光象，并分別投攝到相應攝象管的靶面而轉換成電圖象。管內(nèi)電子束在偏轉與聚焦系統(tǒng)作用下，實現(xiàn)良好的聚焦與掃描，從而獲得符合一定掃描標準的隨時間而變化的電信號。然后，三路微弱的電信號經(jīng)各自預放器放大，再送到視頻信號處理電路進行加工與處理。視頻信號處理電路主要包括輸入放大、增益調(diào)整、電纜校正、黑斑校正、彩色校正（線性矩陣電路）、輪廓校正、黑電平控制及雜散光補償、γ校正、消隱混合等各級電路。經(jīng)上述電路放大處理后輸出的紅、綠、藍三基色信號還必須送入編碼器，編制成需電視制式的彩色全電視信號。絕大部分彩色攝象機都配置了彩色同步信號發(fā)生器，由它產(chǎn)生基準副載波和各種同步信號，供機頭、視頻處理與編碼器三部分使用，這樣使攝象機單獨使用（配彩色攝象機）特別方便。若要與其他攝象機中信號源在整個電視系統(tǒng)中聯(lián)合使用，還必須附加專門的外同步鎖相電路，使本機同步信號發(fā)生器與外同步信號（系統(tǒng)統(tǒng)一供給）鎖相。另外，在攝象機內(nèi)還附設彩條發(fā)生器和專用測試信號發(fā)生器，供調(diào)整與維修使用。為了取景并隨時掌握攝象機工作狀態(tài)，每臺攝象機上還附加一臺尋象器。尋象器分光學型與電子型兩類。光學型尋象器類似照相機上的取景器；而電子型尋象器實質(zhì)上是一臺小型的電視圖象監(jiān)視器，它利用攝象機本身輸出之信號，在尋象器的顯象管熒光屏上顯示出圖象，這樣既作為取景器用，同時也監(jiān)視了攝象機電路的工作狀態(tài)，并隨時加以調(diào)整。目前常用的顯象管屏幕的尺寸有1.5、3、5英寸等三種規(guī)格。圖4.2-2示出由固體攝象器件組成的三片式彩色攝象機的方框圖。它與三管式彩色攝象機相比，具有大體相同的結構形式。它主要由攝象機的光學系統(tǒng)，固體攝象（CCD）器件，視頻信號處理電路和編碼器等部分組成。4.2.2攝象機的光學系統(tǒng)攝象機的光學系統(tǒng)變焦距鏡頭、分色棱鏡、中性濾光片和色溫濾光片組成。它的主要作用是把被攝景物的彩色光，分成紅、綠、藍基色光，并成象在相應的攝象管靶面上。對于兩管和單管彩色攝象機而言，色分解主要是由封裝在攝象管靶面前的濾色條及有關電路來完成。一、變焦距鏡頭變焦鏡頭是一種能任意改變焦距而成象面位置固定不變的鏡頭。由于焦距變化使放大率或視場角改變，這樣在拍攝過程中，對景物圖象取景大小可任意連續(xù)變化，增強了藝術效果。變焦鏡頭是由許多單透鏡所組成。如圖4.2－3所示，即為最簡單的由兩個凸透鏡形成的組合透鏡。設透鏡1和透鏡2的焦距分別為f1和f2，相互間的距離為d，則組合透鏡的焦距為f，其大小取決于f1、f2和d，相互關系式為：由上式可知，只要改變d的大小，就能使f相應變化?，F(xiàn)在再舉一個簡單的例子，若一個凸透鏡（f1＝+1）與一個凹透鏡（f2＝－1）形成組合透鏡，則按式（4.2－1）可知，該組合透鏡的焦距f＝1/d，焦距直接與d成反比，故只要改變兩透鏡的相對位置，就能很容易地改變焦距。這就是變焦距鏡頭的最基本的原理。設計時把一個單元透固定，另一個單元透鏡相對前一個單元透鏡移動，以改為d。這樣做的結果，雖然f發(fā)生變化，但成象面的位置也相應的有所變化。為了固定成象面位置，還必須再增加第三單元透鏡并相應一起移動。因此，實際使用的變焦鏡頭至少要有三組單元透鏡，即調(diào)焦組、變焦組和象面補傍組。若要增長后截距，還需要增加第四組－物鏡組。二、分色棱鏡1.分色棱鏡圖4.2－5所示的分色棱鏡由（A）、（B）和（C）三部分粘合組成，其中在Mr和Mb面上分別蒸涂上不同厚度的干涉薄膜。當光線F投射到Mr面上時，能把紅光R反射出來而讓其它光透過。反射出來的紅光投射到界面（1）上，因入射角較小，超過臨界角而發(fā)生反射，于是R光經(jīng)Fr射入R攝象管。透過Mr面上光到達Fb面時能把藍光B反射出來而讓余下的G光透過，反射出來的B光在界面（2）上全反射后穿過Fb而到達B攝象管。透過的G光經(jīng)（C）部分穿過Fg到達G攝象管。光線在介質(zhì)中所走的路程與介質(zhì)折射率的乘積稱為光程，R、G、B三路的光程應嚴格一致。Fr、Fb、Fg來進一步校正。2.分色原理干涉膜Mr和Mb所以會射出某些波長的光而透射其他波長的光，其原理可由圖4.2－6說明。圖中折射率為n0、厚度為d的干涉膜涂在折射率為n2的玻璃了。入射光從折射率為n1的空氣中進入干涉膜的第一界面（1）時反射光為F1；透過的光在第二個界面（2）上又受到第二反射，該反射光透第（1）界面（也有一部分反射）進入空氣的光為F2；如從C點向F1作垂線交于D點，并以C、D兩點為基準。光束F1所走的光程n1.AD，顯然比光束F2所走的光程n0.（AB＋BC）短，其光程差（4.2－2）經(jīng)過幾何變換并在》條件下，可得到（4.2－3）式中，α為光線進入薄膜的入射角。根據(jù)光的波動理論，當兩束光相位相反時，迭加后相互換消，故合成幅度最??；而相位相同時，合成幅度最大。因此，當式（4.2－3）中δ＝λ2時，F(xiàn)1和F2相互抵消，反射光為零，即幾乎全部透過；當δ＝λ時，F(xiàn)1和F2加強，反射光幅最大，透射光幾乎為零。這樣，如n1、n0和α等均固定，則只要選擇適當?shù)哪ず馾即可達到所需要反射光的要求。三、色溫校正和中性濾色攝象機的光譜性曲線的設計和白色平衡的調(diào)整，都是對一定色溫的照明而言的。目前攝象機都是按3200K照明色溫設計的，它的白色平衡是按D65白色要求調(diào)整的。因此，在攝象機光學鏡頭中，都加有把3200K轉換到6500K的D白色的色溫轉換。但在實際工作中，照明光源是變化的。如室外自然光照在早、中、晚，陰、晴天時，色溫都不一樣。這時，如用攝象機去拍攝任意色溫照明時的景物，會產(chǎn)生嚴重的彩色失真。為了使攝象機在不同色溫光照時，攝取的景物與3200K光照、平衡于D65白色時一樣，必須對由于色溫不同而引起的光譜能量分布的變化進行補償。通常在攝象光學系統(tǒng)中加入色溫校正濾色片，它具有一定的光譜特性。它剛好能補償色溫變化引起的光譜特性誤差，把不同溫的照射光源，轉換到3200K色溫光源。例如，把4800K的照射光轉到3200K的濾色片呈淺桔色。一般攝象機都有幾片色溫濾色片，以適應不同光照時的色溫轉換要求。當攝象管在強光下工作時，應減少光圈。但有時為了達到一定藝術效果，不允許減少光圈，這就需要在光路中加入減少光量的衰減器，即中性濾色片。其常用的透光率有100％、25％、10％、1.5％數(shù)種；而光譜響應特性應當平直?！?.3攝象器件攝象器件主要分為攝象管和固體攝象器兩類。它們都是利用某種光電效應，使輸入的光轉換成電荷，構成相應的象素，并在其微小的電容中暫時存貯和用掃描方式讀取存貯在象素中的電荷而形成電視圖象信號。但不同的是攝象管采用電子掃描方式，固體攝象器件采用固體掃描方式。在物質(zhì)中，使外照光產(chǎn)生電效應的現(xiàn)象稱為光電效應。它又分為外光電效應和內(nèi)光電效應兩種。外光電效應是指當光入射到光電面上，則在真空中發(fā)射出光電子的現(xiàn)象，超正析象管中就是利用此效應。內(nèi)光電效應是指經(jīng)光照射后在固體內(nèi)部產(chǎn)生電的現(xiàn)象，在光電導型攝象管中就是利用由于光的作用而使用固體（靶面）電導率變化的所謂光電導現(xiàn)象攝象器件品種繁多，但可進行如下分類：攝象管固體攝象器件限于篇幅，本書主要介紹有關彩色攝象機所使用的光電導型攝象管和固體攝象器件。光電導型攝象管也有好多種，按靶面光電導材料的不同常用的光電導管有硫化銻光導管（Sb2S3作靶面，稱為Vidicon，即視象管），氧化鉛光導管（PbO作靶面，稱Plubicon或Leddicon）、硅靶光導管（Si二極管陣列作靶面，稱Sidicon）硒化鎘光導管（CdSe作靶面，稱Chalnicon）等。但就工作原理而言，它們都是利用光電導現(xiàn)象工作的。下面以視象管和氧化鉛管為例說明光電導攝象管的工作原事理。4.3.1視象管一、結構視象管是空器件，它主要包括光電靶和電子槍兩大部分。管外套有偏轉、聚焦和校正線圈，利用它們產(chǎn)生的磁場來實現(xiàn)管中電子束的偏轉、聚焦和方向校正。其剖面原理圖如圖電子槍包括燈絲、陰極、控制柵極、加速極（第一陽極）和聚焦極。陰極被燈絲加熱，發(fā)射出電子束。由陰極，控制柵極、加速極和聚焦極組成電子透鏡，能起輔助聚焦作用，使電子束會聚成細束。聚焦線圈能起主聚焦作用，使電子束按螺旋形軌跡前進，從而使電子束聚焦于靶上的一小點。聚焦線圈具有足夠的長度。以便保證聚焦磁力線和靶面垂直，有利于電子束垂直上靶。在靶前有一個抑制柵網(wǎng)（一般與聚焦極相連），由于靶電子低于柵網(wǎng)電壓，在靶前形成一個均勻的減速電場，有利于電子束垂直上靶，提高攝象管的清晰度；但靶面邊緣部部清晰度仍較低，信號電流也較弱，影響圖象的均勻性。把抑制柵網(wǎng)與聚焦極會開，并使其電壓比聚焦極電壓提高60％，這樣不僅克服了上述兩個缺點，而且分離網(wǎng)結構的攝象管總的清晰度比不分離的還有所提高，故目前普遍采用。電子束上靶后在靶面進行光電轉換，形成圖象信號。偏轉線圈使管內(nèi)形成一個偏轉磁場，在該偏轉磁場的作用下，電子束進行周期性的行、場掃描運動，順序取出靶上各點（象素）的信號。由于制造和安裝的誤差，使電子束與管軸可能不完全平行，這會影響電子束的聚焦和垂直上靶。為此在視象管外靠加速極附近，裝有兩對相互垂直的校正線圈。通過調(diào)節(jié)線圈中電流，使它們產(chǎn)生的合成磁場方向在360°范圍內(nèi)變化，因而，可使電子束運動方向校正到與管軸平行。光電靶面結構如圖4.3（b）所示。在前面板玻璃內(nèi)側涂以薄薄的透明電極（SnO2）,又稱奈塞膜，由互電極引出圖象信號。在此信號電極面板上再蒸涂上1～2um厚的Sb2S2光電導層。由硫化銻光敏半導體材料制成的靶雖然是一個整體，但是由于電子束的掃描，客觀就把靶面分成數(shù)十萬個象素（對我國的625行制式，靶面可分解為48×104個象素）。由于光電導層的面電阻率很高（1011～1012W.cm），可以認為每是獨立的（見圖表4.3-3)；每個象素都可以看成一個光敏電阻與一個小電容（1.3×10－2PF）的并聯(lián)。這個小電容C稱為存貯電容，其值不隨光照變化，但光敏電阻R則隨光照度變化而改變其電阻數(shù)值。二、光電導原理一個光子的能量W＝h.f，式中h為普朗克常數(shù)，其數(shù)量隨光波頻率f升高而增大。當光照到光敏半導體上時，處于滿帶中的電子吸收光量子，增大能量就能躍遷出禁帶到達導帶成為自由電子（一部分被禁帶中的陷阱所俘獲），而在滿帶中留下空穴，即產(chǎn)生了載流子，如圖（4.3-2）所示。光照越強，產(chǎn)生載流子也越多。在宏觀上表現(xiàn)為半導體的電導率增大，載流子的產(chǎn)生和復合是不斷進行的。當光照一定時，產(chǎn)生和復合最后達到平衡。光照越強，載流子濃度越高，電導率越大；反之，光照越小，電導率越低。在無光照射時，由于熱敏勵也有少量電子躍遷禁帶，而形成電導，這稱為暗電導。當光照停止后，載流子復合尚要繼續(xù)一段時間，才能達到新的平衡，即電導率的恢復有一段帶后時間，這稱為光電導惰性。由于光電導惰性，將會產(chǎn)生余象，這是光電導管的主要缺點。三、電視圖象信號的產(chǎn)生現(xiàn)代的電視攝象管產(chǎn)生圖象信號都是基于電荷儲能原理（ChargeStoragePriciple）圖4.3－3視象管的等效電路圖，信號產(chǎn)生過程大致分為兩步：1.電光象到電荷象－電荷的儲能過程被攝景物通過光學鏡頭成象于電導靶的外側，由于光電導原理，靶上各點電導隨光照強度變化，光照越強的象素點，其等效光敏電阻越小。假設在靶面上取三點（暗、灰、亮）象素，暗點電阻R＞1012W，亮點的R＜1010W，灰點的R適中值。開關S等效為電子束掃描，電子束掃到該點（單元靶）時，即S臺上；離開時，S斷開。在電子束掃過某一點的瞬間，RC等效電路與靶電源電壓＋E和陰極接成路，電容被充電，RC等效電路左端電位上升到＋E，右端為陰極電位（一般為0電位）。當電子束離開后，電容通過電阻放電，放電速度由電阻R大小決定，在兩次掃描的時間間隔（1/25稱）內(nèi)，由于放電，使右端上升一個DE，其大小與R有關。如圖4.3－3所示的亮點處，由于電阻小，放電快，則在兩次掃描間隔內(nèi)，DE的上升量大；而暗點處，由于電阻大，則DE小。于是，在一幀的掃描時間內(nèi)，靶面的右側就形成了一幅與光象的亮暗分布相對應的“電位象”，如圖4.3－4（a）所示，這就時電荷的儲能過程。2.信號的拾取過程當電子束再掃描靶面右端各象素時，由于右端各點的電位和陰極K的電位不相等，所以電子束要給象素的等效電容C再次充電，使靶面右端各點的電位與陰極K的電位抹平。該充電電流經(jīng)負載RL形成圖象信號，其值為式中，Rb為電子束的等效電阻，約為10MW＞RL。由此可見，電子束掃描亮點象素時，I較大；掃描暗象素點時，I較小。實驗表明：輸出信號電流I近似地正比于該象素點的亮度B，上述信號拾取過程如圖4.3－4（b）所示。在圖4.3－3中，輸出的圖象電壓信號為負極性圖象信號。綜觀上述圖象信號產(chǎn)生的過程，由于S斷開時間是一幀時間，因此可以認為，在這一幀時間內(nèi)，電容C把靶單元產(chǎn)生的電量以電荷移動的形式存貯起來。到臨將掃描前，存貯的電荷量到達DEC；等到掃描時，把積累起來的電荷量集中利用，這就是電荷儲能原理。現(xiàn)代攝象管就是利用這一原理來增強給出圖象信號，從而提高攝象管的靈敏度。在無光照時，也存在暗電導，因此無光照象素點也會產(chǎn)生暗電流。由于材較的不均勻，各點的暗電流大小不一而形成黑斑現(xiàn)象（Shading），因此需設置黑斑校正電路，加以補償和校正。四、視象管性能視象管具有較高靈敏度和分解力，能滿足對電視攝象管的基本要求。它體積小，結構簡單，使用方便。其主要缺點是惰性大和暗電流大。視象管中存在兩惰性：一是光電導層體的惰性，即當光照消失或減弱后，載流子的復合需要一定時間，才能達到新的平衡，表現(xiàn)為信號電流的變化滯后于靶面光照度的變化，稱為記錄惰性。另一種惰性是電子掃描象素時，給象素電容的充電時間常數(shù)τ充＝（RL＋Rb）.Clu較大，使電子束在一次拾取期間還來不及完全抹平靶面內(nèi)側（即靶面右端）的電位起伏，亦即抹平正電荷圖象，從而使后繼拾取圖象的電信號中包含先前的信號分量，這稱為電容性惰性或拾取惰性。這兩路惰性在電視圖象上均表現(xiàn)為殘留以前幾帽圖象的余象。對于圖象中的快速運動的物體，余象更加明顯，從而使圖象的清晰度和對比度下降。分析表明，后者比前者者的影響更為嚴重。暗電流造成的黑斑影響較大，需要在圖象中加入與黑斑波形成相反的信號去抵消它的影響。正由于視象管存在上述缺點，對于要求較高的廣播電視攝象系統(tǒng)不能采用它。它通常用在要求不高的應用電視系統(tǒng)。4.3.2氧化鉛管由于視象管的惰性大的暗電流高而不穩(wěn)定，限制了它在彩色電視中的應用。為了克服上述缺點并進一步提高靈敏度，1963年研制成功了氧化鉛管，并在彩色電視中的得到了最廣泛的應用。目前廣播電視用的彩色攝象機幾乎毫無例外地采用氧化鉛管。一、結構氧化鉛管除光電靶與視象管不同外，其余結構和工作原理均與視象管相同。氧化鉛管的光電靶如圖4.3－5所示，它在透明導電膜上蒸鍍了三層氧化鉛薄膜。其中間一層是厚10～20um的純凈的PbO本征層，稱為I層；在掃描側是摻有雜質(zhì)的N型PbO層，稱為N層。P層和N型極薄，光電轉換主要在I層進行，這三層構成PIN二極管結構。由于上述結構，氧化鉛管比視象管的惰性和暗電流要小得多。其原因如下：1.由于N層和P層電阻率很低，I層電阻率卻很高。靶壓通常為45伏，將全部加在I層上，因此I層內(nèi)部的電場強度很高（45V/15um＝3×106V/m）。I層內(nèi)受光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子，在強電場作用下，以極高的速度通過I層，到達靶內(nèi)側面，渡越時間越短，復合的機會就減少。因此，在I層中由光激發(fā)出來的載流子幾乎全部參加導電，故光電轉換效率發(fā)揮充分，其靈敏度比視象管高。載流子渡越時間短本身就意味著記錄惰性小。另外由于I層較厚，使電容性惰性也小，但是靶厚卻使其分辨力略低于硫化銻管。，2.由于靶上加有＋45伏電壓，對PIN二極管來說是反向偏置，光電導管的暗電流就是通過這個反偏二極管的反向電流。它的數(shù)值非常低，只有0.5～1.5nA。由于暗電流小，所以PbO管的信號雜波比（S/N）高，黑色電平勻穩(wěn)定，無黑斑效應。對彩色電視圖象的底色調(diào)整十分有利，很適于在彩色攝象機中。二、低照度下的惰性與背景光的加入盡管氧化鉛管靶中I層較厚，相對于視象而言，電容惰性較小，但是由于I層的電阻率高，介電系數(shù)大，其電容惰性仍較嚴重。在低照度下，靶內(nèi)側面形成的電位起伏較低，幾乎與攝象管極電位接近，故靶內(nèi)側電位對著靶的電子束具有一定的排斥力。加上氧化鉛管也采用了慢電子束掃描，電子束到在靶面時的速度已接近零，因此多數(shù)電子不能上靶，只有少數(shù)能量較高的電子能夠上靶。這樣，一次掃描不能把靶面上的電位抹平，需要多次掃描才行，從而造成余象。為了克服照度下的惰性，常用的方法是加入背景光，即向靶面投射一層均勻的光，人為的提高靶面電位，使電子束容易上靶，從而使余象得以消失。加入均勻的背景光，相當于增加了輸出圖象信號中的直流分量，這很容易從圖象信號中去掉。新型的氧化鉛管中就帶有加入背景光的裝置，圖4.3－6示出兩種帶有加入背景光裝置的氧化鉛管的結構。三、高照度下的惰性與抗彗尾電子槍對應于高亮度的物體，氧化鉛管的電容性則以另外一種表現(xiàn)出來。在高照度下，靶面內(nèi)側出現(xiàn)很高的電位。由于掃描電子束不足，一次掃描不能抹平這些高電位，結果，在每次掃描后都有一部分高電位殘存下來，從而造成余象。另外，在靶面內(nèi)側，這些高亮度象素點的電位很高，將吸引周圍的電子，其作用相當于高電位向外擴散。所以，從靜止物體的圖象來看，就會出現(xiàn)高度面積向外擴展、滲透的所謂“開花現(xiàn)象”，如圖4.3－7所示。若為運動物體，則在高亮度部分的后面出現(xiàn)一條擴展的彩色拖尾，稱為彗星尾。采用抗彗尾電子槍ACT（AntiCometTail）和自動電子束最佳（ABC）電路可以克服上述現(xiàn)象。前者是采用特殊結構的電子槍，能在掃描逆程期發(fā)射出很強的電子束，從而能把經(jīng)正程掃描后在靶面上殘存的電位全部抹平；后者則是利用攝象管外的電子束控制電路，根據(jù)入射光通量來控制攝象管的柵極，將電子束的電流控制在適當?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)，保證一次掃描能將靶面內(nèi)側的電位全部抹平。綜上所述，氧化鉛攝象管由于采用了高效率的光電材料，設計了新型的靶面結構，并且把高、低照度下的惰性減少到一個允許的程度，從而使它成為一種性能比較理想的攝象管，因此在彩色電視中獲得了廣泛的應用。四、氧化鉛管的主要性能1.靈敏度由于在PbO管的I層內(nèi)部形成高達3×106V/m的高電場，入射光激的載流子幾乎全部參與導電，使光電轉換效率得到充分發(fā)揮，光電靈敏度可達400uA/1m,。1英寸靶面的攝象管輸出0.3uA信號電流時靶面照度只需4LX。2.光電轉換特性當靶壓為定值時，輸出電流與靶面照度的關系曲線稱為攝象管的光電轉換特性。通常用表示。PbO管的γ值為0.85～0.95，近似為1。所以其光電轉換特性為一條45°的直線，如圖4.3－8所示。由于這一特性，因而使得在彩色攝象機易于滿足不同電平的彩色平衡。3.光譜特性攝象管的光譜特性表示輸出信號電流與入射光波長之間的函數(shù)關系，而光譜特性決于靶材料和結構。不同波長光的光電轉換特性是不一樣的，光電轉換失去效應的波長λ稱為截止波長，而λ＝hC/Eg上式中，h為普朗克常數(shù)，C為光速，Eg為光電材料的禁帶寬度。因PbO的Eg＝2.0電子伏特，故λ＝620nm。顯然，對紅色管來說是不夠的（應為700nm）。為此在I層內(nèi)摻入禁帶寬度僅為0.4電子伏特的PbS使紅管的截止波長λ得以擴展，這種攝象稱紅色增強管，如攝象管XQ1025R。波長較短的藍光，因受靶中N層的吸收，進入I層時已較弱。為了不致過多的影響靈敏度，藍管的N層應做得較薄。彩色攝色機對紅（R）、綠（G）、藍（B）三種管子的光譜特性有不同的要求，所以PbO管的R、G（L）、B管是專用的，在管腳都有注明，使用時應予注意。圖4.3－9中示出紅、綠、藍三種PbO管的光譜特性。4.分解力攝象管對景物細節(jié)的光電轉換能力稱為管子的分解力。它不僅與光電靶的材料、結構有關，而且與掃描電子束的聚焦有關。通常用調(diào)整特性來表示電視攝象管的分解力。如果被攝圖象為黑白線條，且每對線條的亮度變化幅度都一樣，則管子輸出信號幅度變化的相對值（或稱調(diào)制深度）與線條對數(shù)（也就是黑條與白條數(shù)，或稱線數(shù)）的關系曲線即為調(diào)制特性。調(diào)制特性也可以表示為調(diào)制深度與頻率的關系曲線（625行掃描標準中，5MHz對應為400線）。圖4.3－10為一組1英寸氧化鉛管的調(diào)制特性曲線。圖中曲線表明，隨著頻率或線數(shù)的增加，調(diào)制深度將降低。還可以看出，藍管的調(diào)制大于綠管，紅管為最低。因為，光電層對短波長的光吸收得快，這樣波長最長的紅光因吸收得最差，便擴散得厲害，散射造成了分解力的降低。4.3.3固定攝象器件攝象器件應同時具有光電轉換和掃描兩種功能，能將空間光學信息變換成電信號。利用某種光電效應使之產(chǎn)生與光輸入相對應的電荷，這些電荷暫時貯存在構成象素的微小電容內(nèi)，然后進行掃描讀出。在真空攝象器件中，在象素電容中貯存的信號電荷用固體掃描方式讀出。固體掃描有三種方式，它們的代表性器件如表4－1所示。下面對XY尋址方式和信號轉移方式的固體攝象器件分別加以介紹。電荷耦合器件（ChrageCoupledDevice）簡稱CCD，它是采用信號轉移方式，本節(jié)以CCD器件作為重點加以介紹。表4－1幾種不同掃描方式及典型器件掃描方式

典型器件

XY尋址方式用移位寄存器順次開關

MOS型金屬氧化物半導體

CID型電荷注入器件

信號轉移方式（具有自掃描功能）

FT－CCD型幀轉移電荷耦合

IF－CCD型BBD型行間轉移電荷耦合疊成器件

誘發(fā)轉移方式

CPD型電荷誘發(fā)器件

一、采用XY尋址方式的MOS型固體攝象器件圖4.3－11是采用了XY尋址方式的MOS型固體攝象器的原理圖。其光電轉換利用PN結光電效應。當光入射某個象素所對應的光敏二極管（例如D22）上，就在與其并聯(lián)的微小電容（C22）上存貯電荷而形成信號電壓。它的信號讀取是采用XY尋址方式的。圖4.3－11所示器件具有3（V）×4（H）＝12個象素，各MOS晶體管Qh1～Qh4、Q11～Q34在水平和垂直掃描電路的脈沖驅動下起著開關作用。假設Qh2和Q22導通，由于光射敏二極管D22而在電容C22上形成的信號電壓，就與外電路負載RL和電源E接通，從而在負載RL上形成信號電流，即得到視頻圖象信號的輸出。二、CCD固體攝象器件1.CCD的基本結構與信息存貯電荷耦合器件和半鏈器件（BucketBrigadeDevece簡稱BBD）同屬于電荷傳輸器件（CID）它們的工作機理相同。都是在金屬－氧化物－半導體（MOS）技術上，通過存儲和控制電荷運動而起作用的一種新型半導體器件，其基本結構包括半導體材料（如硅），氧化物（如SiO2）金屬電極三層，圖4.3－12示出CCD一個電極的基本結構。假定采用的襯底是P型硅，也就時說，多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子。當正偏壓加到金屬電極上時，空穴被推離半導體表面，形成多數(shù)載流子耗盡區(qū)。而在P型硅和SiO2界面上電子濃度增加，形成電子勢阱，所加正偏壓越大，推離空穴的作用就更加強烈，電子勢阱越深。2.電荷轉移原理圖4.3－13中加在電極A上的電壓產(chǎn)生一個表面電位，它可以改變半導體表面的類型。當在電極B上加一更大的電壓時，則在電極B的下部就產(chǎn)生更深的位阱。于是，少數(shù)載流子就從A流到B，從而完成了電荷的轉移。利用CCD的電荷轉移原理可以做成移位寄存器?，F(xiàn)以三相CCD器件為例，圖4.3－14（a）為三相二位CCD器件簡圖，仍用P型Si作襯底。六個電極排成一行，并分別接到V1、V2、V3三個時鐘電壓（如圖4.3－14（b）所示）上。在t=t1為高電位，V2、V3均為低電位，加有V1電壓的A和D兩個電極下的勢阱較深，少數(shù)載流子（電子）聚積在電極A和D下面的勢阱中。在t2～t3期間，V1電位下降，V2為高電位，V3為低電位，電子A和D的勢阱變淺，電極B和E下面的勢阱變深，少數(shù)載流子向勢阱B和E移動。當t=t3，V2為高電位，V1和V3為低電位，電荷轉移結束，A和D勢阱中少數(shù)載流子全部轉移到B和E勢阱中。周期性重復上述過程，就可以使A、B、C、D勢阱的電荷包（少數(shù)載流子）轉移到最后一個勢阱F中，并通過CCD的輸出結構（圖4.3－14（a）中末畫出來），輸送到外部電路。3.光電轉換原理圖4.3－14所示器件用圖4.3－15的一組時鐘來驅動，就可作為攝象器使用。在Tint時間范圍內(nèi)，V1處于高電平，而V2和V3處于低電平，兩個V1電極下產(chǎn)生了勢阱。設想有一個幅圖象照在器件上，在D電極附近是強光，而在A電極附近是弱光，只要落到器件上的光子下的勢阱中。因為D電極附近的入射光較強，所以D電極下的勢阱的收集的電子較多。在Tscan期間，電荷包被傳輸?shù)捷敵龆?，給出圖4.3－15中的輸出信號，其大小與入射到器件相應位置上的光強度成正比。這就完成了光電轉換。入射光的加入方式有三種：①在每個單元的中心電極下開很小的孔，入射光直接照在硅片下部。②硅襯底作得很薄，使光從背面入射。③從正面入射，經(jīng)過不透明電極之間的間隙進入器件，或采用多晶體透明電極，使光直接入射。攝象器件為分線陣攝象器件（如圖4.3－14所示）和面陣攝象器件，后者是由若干行線陣CCD排列在一起組成。對于面陣攝器件如何讀出圖象信息呢？4.信息讀出方式面陣CCD器件常采用幀轉移（FT）和行間轉移（LLT）兩種方式來讀出圖象信息，如圖4.3－16所用。圖（a）幀轉移方式，其詳細電路結構如圖4.3－17所示。這種器件由象素數(shù)量相同的受光部（攝象區(qū)）和存貯以及水平移位寄存器和輸出電路組成。在某一場周期內(nèi)，對應光的輸入在受光部所產(chǎn)生的信號電荷，用附加在三相電極上的交迭脈沖在場消隱期間內(nèi)一一對應地平移到存貯部。在下一場正程期間，受光部又對下一場的光照產(chǎn)生的電荷進行積累。存貯部結構與受光部相同，它存貯上一場的圖象信號，并在行消隱期間內(nèi)，在其三相電極上，加上一個周期性的三相交迭行步進脈沖，使存貯區(qū)的信號每經(jīng)過一行的時間，便向水平移位寄存器平移一行。水平移位寄存器也是三相操作，在行正程期間，它的三相電極上附加水平傳送交迭脈沖，使一行的圖象信號通過輸出電路順次輸出。該方式的優(yōu)點是整個受光部進行光電轉換，故靈敏度較高，并容易防止暈斑現(xiàn)象（Blooming），時鐘電路也簡單。但是，由于受光部和存貯部面積相同，故器件表面尺寸較大。圖4.3－16（b）為行轉移方式CCD，這種方式的光敏單元彼此分開，有可能取得較高的空間頻率響應。各個光敏單元的信號電荷，通過轉移到不照光的垂直方向的轉移位寄存器中。在行消隱期間，每個垂直轉移寄存器順次向水平移位寄存器轉移一個光敏單元的電信號，在行掃描正程期間，水平移位寄存器將順序輸出一行的圖象信號。返回目錄§4.4電視圖象信號的處理在4.2.1節(jié)中曾介紹了三管式彩色攝象機的電路結構方框圖，從攝象機取出的微弱信號電流，在進入編碼器前，必須經(jīng)過一系列的放大、補償?shù)忍幚?。它們主要包括輸入放大、增益、調(diào)整電纜校正、黑斑校正、彩色校正、輪廓校正、黑電平控制和雜散光補償、g校正、消隱混合等各級電路，上述電路統(tǒng)稱為視頻處理電路。圖4.4－1以G信道為例，示出彩色攝象機一個信道的組成情況，其中輪廓校正和彩色校正是供R、G、B三個信道共用的，其余電路每個信道都是獨立的。過去除預放器裝在攝象機機頭以內(nèi)外，其余部分都裝在控制框內(nèi)，由于集成電路的發(fā)展，現(xiàn)在全部視頻處理電路都可安裝在攝象機機頭內(nèi)，實現(xiàn)了一體化。這不僅縮小了體積，而且電路結構也復雜多變，有利于提高攝象機的性能指標和操作功能。4.4.1預放器一、預放器的基本要求預放器是整個視頻處理電路的第一級放大器，也稱前置放大器。它設置在攝象管輸出信號電極附近，把從攝象管輸出的極微弱的信號電流進行放大，供后級的視頻處理使用。對于預放器的基本要求有下列三點：1、高增益。對1英寸光電導攝象管來說，正常輸出信號電流約0.2mA，若在預放器輸出端的75W負載上輸出0.5V信號電壓，則要求預放器必須具有90dB的電流增益。2、寬頻帶。為了保證圖象信號有足夠的清晰度與較小的低頻失真，其頻帶寬度要求不窄于7～8MHz，對于50Hz方波，其平頂?shù)鋺∮?％。3、良好的信雜比。若使電視機屏幕上基本上感覺不到雜波干擾，則要求信雜比不低于45dB，最低限度不能小于40dB。二、預放器的輸入電路和頻率特性預放器的輸入等效電路如圖4.4－2（a）所示，其中Ri由輸入電阻與攝象管直流負載電阻并聯(lián)而成，Ci包括攝象管的輸出電容，引線分布電容和預放器的輸入電容等。輸入電路的輸入阻抗為：（4.4-1）其模值（4.4-2）由上可知，輸入阻抗是隨頻率的升高而下降的，當頻率很低時，輸入阻抗。輸入電路的頻率特性可用來表示，即（4.4-3）根據(jù)上述特性，用圖4.4-2（b）來表示，它具有高頻端下降的形狀。設攝象管輸出的信號電流為，則預放器輸入信號電壓為（4.4-4）其特性也是隨頻率升高而下降的。為了使預放器輸出信號電壓的總頻率特性是平坦的，即預放器的頻率特性輸入電路的頻率特性的乘積在信號頻率范圍內(nèi)為一常數(shù)，則（4.4-5）上式表明，預放器的頻率特性應隨信號頻率的增長而提升，如圖4.4-2（c）所示。其輸出總頻率特性如圖（d）所示。因此，預放器是一種高頻補償放大器，或者稱為反雜波校正放大器。三、預放器的信雜比攝象機輸出信號的信雜比必須大于40dB時，才能在電視機熒光屏上獲得比較滿意的圖象質(zhì)量。近來，廣播用彩色攝象機的信雜比已普遍大于50dB，故圖像質(zhì)量就很理想了。攝象機的信雜比主要取決于預放器，因此，預放器的信雜比是一個很重要的問題。預放器的信號噪聲來源大致有三個方面：一是攝象管本身產(chǎn)生的噪聲電流，在理想情況下其信雜比可達54dB以上，故對預放器總的信雜比影響不顯著。二是輸入電路中等效輸入電阻所引起的起伏雜波，其大小為（4.4-6）上式中，k為波爾茲曼常數(shù)，等于1.38×10－23焦耳/開氏度；T為室溫（K）；為預放器低頻增益，D為帶寬，三是預放器第一級放大器所產(chǎn)生的雜波，也是對整個預放器信雜比起決定性作用的部分。由于場效應管具有高輸入阻抗，低雜波以及高跨導等優(yōu)點，故目前多被采用于第一級放大。也可以把場效應管的雜波以雜波電阻的形式等效到它的輸入端，于是等效雜波電壓為其中（為場效應管的跨導）。通過對放大器的計算，預放器輸出端的信雜比（4.4-7）由上式可知，為了提高預放器的信雜比，必須：盡可能減少。可選用輸入電容小的場效應管以及靶電極輸出電容小的攝象管，并且在考慮攝象機結構時，盡量使靶電極引出線的分布電容為最小。選用大的場效應管。應加大，通常，攝象管的直流負載電阻選用較大，但太大會引起對外界干擾的敏感性，故常選用1MW左右，并應選擇低噪聲的金屬膜電阻。另外，為了使預放器的頻率特性少受輸入電阻的影響，采用深度負反饋將預放器的交流輸入電阻降低。在保證信號所要求的頻率寬度前提下，預放器的頻帶D不宜調(diào)得太寬。4.4.2黑斑校正黑斑效應（Shading）是指由于電視圖象的底色不均勻性，引起整個圖象中出現(xiàn)大面積暗斑或色斑的現(xiàn)象。產(chǎn)生黑斑效應的原因是：分色棱鏡（或二向分色棱鏡）的色漸變效應；攝象管鏡頭的亮度不均勻性；攝象管靶面靈敏度及暗電流的不均勻性，或投射背景光的不均勻；掃描的非線性以及聚焦和電子束垂直上靶的不均勻性等等。為了消除黑斑效應的影響，除了盡量消除上述種種產(chǎn)生黑斑的因素外，還必須在電路中采取補償校正措施。不過，還有些隨機性的黑斑是無法通過電路來校正的，那只能設法消除其根源了。黑斑有兩種類型，一種是圖象信號本身沒有畸變，只是迭加一些不均勻的附加信號，如不均勻的背景光照射引起的陰影等；另一種是攝象管輸出的圖象信號本身受到一種附加信號的調(diào)制，如攝象管靶面靈敏度的不均勻性引起的信號不均勻。對前一種黑斑的校正稱為靜態(tài)校正（或稱加法補償），只要在電路中產(chǎn)生一個與附加信號波形相反的校正信號即可，如圖4.4-3（b）所示。對后一種黑斑的校正，稱為動態(tài)校正（或稱乘法補償），也是在電路中產(chǎn)生一種與附加信號波形相反的校正信號，所不同的是用該校正信號對圖象進行再調(diào)制，如圖4.4-3（c）所示。所用校正信號常有兩種，即行、場消隱脈沖信號積分而得到的行頻與場頻的鋸齒波信號，以及再一次積分而得到的行頻和場頻拋物信號，每一種校正信號的幅度和極性都能任意調(diào)節(jié)，并組合在一起，形成視頻的全校正信號，圖4.4-4示出了產(chǎn)生黑斑補償信號的方框圖。調(diào)節(jié)該圖中四個電位器W1、W2、W3和W4就可得到現(xiàn)場所需補償信號的類型（鋸齒或拋物或二種都要）、極性和幅度。圖中混入消隱信號的目的，是為了避免黑斑補償信號對正常消隱電平的影響，保證經(jīng)過補償?shù)膱D象信號中，消隱電平平整。4.4.3輪廓校正（增強）1.5.3節(jié)曾指出，孔闌效應使得圖象清晰度和細節(jié)對比度下降。為此，必須對圖象信號進行處理，從而提高圖象清晰度，這種處理稱為輪廓校正或孔闌校正。近年來，由于圖象處理技術的發(fā)展，提出了圖象增強的概念，就是使圖象中的輪廓和細節(jié)的分界線得到加強，從而加強圖象的清晰感，把即使原來就不清晰的圖象處理得更清晰，這時已不再是“校正”，而是人為的“增強”了，這種技術稱為輪廓增強。它與輪廓校正的目的與方法是一致的?？钻@效應的特點是對信號頻譜的影響反映為高頻頻福特性衰減，而相頻特性不變。所以，無論是輪廓校正或增強，其實質(zhì)都是提升幅頻特性的高頻端，而不改變其相頻特性。方法是首先取出圖象信號中與有亮度突變的圖象輪廓邊緣相對應的部分，經(jīng)加工處理后再加到信號中去，以補償該部分因孔闌效應而造成的邊緣模糊，提高圖象的清晰度。輪廓校正通常由水平輪廓校正和垂直輪廓校正兩部分組成。這里只介紹水平輪廓校正（增強）的方法。關于垂直輪廓校正的基本思想與水平輪廓校正是一致的。圖4.4-5示出了水平輪廓校正的電路方框圖與波形圖，圖m1（t）是一個水平孔闌畸變的圖象信號，前后沿較差。m1（t）通過低通濾波器后變成為失去更多高頻分量的m2（t），因此前后沿更壞，使m1（t）減去m2（t），便得到一個行輪廓信號m0，把m0加到m1（t）中去就得到水平輪廓鮮明的圖像信號。為了使輪廓信號不發(fā)生相位畸變，因此，m1在與m2相減前先經(jīng)過一個延時線以均衡低通濾波器所延遲的時間。由于混在校正信號m0的雜波可以切除，故因校正而引入的雜波很小。4.4.4彩色校正2.4.2節(jié)曾指出，為了正確重視被攝景物的彩色，攝象機的光譜響應特性應與接收端顯象三基色的混色曲線相一致。圖2.4-3表明，顯象管的三條混色曲線中，每條曲線除了各自具有的正主瓣外，還有正次瓣、負次瓣。攝象端的攝象特性都只能提供出近似的主瓣響應（主要靠分色棱鏡），提供正次瓣響應是困難的，提供負次瓣響應更不可能，因此，不采取補償措施，重現(xiàn)的顏色必然會產(chǎn)生失真。解決這個問題的方法稱為彩色校正，通常有兩種方法：其一是修正法，或稱縮窄主瓣法，其二是線性矩陣法。一、修正法對比公式（2.2-20）和（2.4-22），假如攝象機的光譜響應曲線與顯象管混色曲線相同，則R0＝Re，G0＝Ge，B0=Be。由于實際的攝象機光譜響應曲線無負值存在，故有R0>Re，G0>Ge，B0>Be。為此，應將實際攝象機的光譜曲線中靠近負次瓣的正主瓣部分也去掉一小部分，使正主瓣去掉的面積大致等于負次瓣的面積，如圖4.4-6所示。從而達到R0＝Re，G0＝Ge，B0=Be的目的。二、線性矩陣法線性矩陣法是在視頻通道中采取措施，從電路上產(chǎn)生出相當于次瓣的電壓加到主瓣電壓中去。觀察圖2.4-3可知（l）負次瓣對應于（l）的主瓣范圍內(nèi)，（l）的正次瓣對應于（l）的主瓣范圍內(nèi)。因此，若將彩色攝象機的綠色信號電壓G引出一路來，乘以合適的系數(shù)b并倒相，就可當作（l）的負次瓣應具有的電壓；又將藍色信號電壓B引出一路來，乘上合適的系數(shù)c后，就可當作（l）正次瓣應具有的電壓。對于（l）和（l）的負次瓣，可以類似地處理，于是得（4.4-8）式中，、、是經(jīng)過線性矩陣校正彩色后的電壓，R、G、B是未經(jīng)彩色校正的攝像機輸出電壓。a、b…h(huán)、i是9個矩陣系數(shù)。其中a、b、i是各路本身信號的系數(shù)，通常在1～1.5范圍內(nèi)，其余6個必小于1，且b、e、f、h必為負值，c必為正值，g可能是正或負（g一般為負值），視設計而定。這些關系從圖2.4-3可以看出來。為了保持白平衡，對于基準白色，三路攝像機輸出信號R、G、B幅度通常調(diào)到相等（假設等1）。彩色校正后的三路輸出信號也應該具有Rc＝Gc＝Bc＝1的關系，而保持白平衡不受影響，故應有由此表明，9個矩陣系數(shù)中，只有6個獨立的。應用線性矩陣的關鍵，是正確地選定矩陣系數(shù)。然而矩陣系數(shù)的確定與照明光源、優(yōu)選的被攝景物顏色、變焦距鏡頭、分色棱鏡和攝象管等因素有關，它們的最佳值是用電子計算機來求得的。如果矩陣系數(shù)數(shù)值不當，效果可能適得其反，出現(xiàn)更嚴重的顏色誤差。然而，若矩陣系數(shù)確為最佳，事實證明可使重現(xiàn)顏色逼真度大為提高。在實際中，通常選擇若干種（20種左右）對人眼敏感的顏色（如膚色等）進行試驗，根據(jù)實際效果進行調(diào)整，最后確定矩陣系數(shù)的最佳值。彩色校正矩陣電路的實現(xiàn)并不復雜，利用倒相放大器（可以獲得不同極性的信號輸出）和電阻矩陣網(wǎng)絡（保證各信號的比例關系）即可組成。當各電阻值調(diào)到恰好符合矩陣系數(shù)要求后，在攝像機工作過程中，將不再調(diào)整，故這種彩色校正也稱為固定彩色校正。由于靠線性矩陣提供的次瓣形狀并不與理想的十分相符，所以經(jīng)校正后得到的光譜響應曲線還是同（l）、（l）、（l）有一定出入的，也就是說，要求電視系統(tǒng)完全準確地重現(xiàn)出景物的彩色圖象，事實上是不可能的。4.4.5一、g校正的必要性1.2.2節(jié)中曾指出，光電轉換特性的非線性會引起圖象非線性失真，它表現(xiàn)在兩個方面，其一是灰度失真，即電視圖象亮度層次的壓縮與擴張；其二是色度失真。圖4.4-7示出灰度非線性失真的情況，設被攝景物是圖（b）所示的一幅亮度逐級均勻變化（共包括六個灰度級）豎條圖案，其亮度變化示于圖（c）。當系統(tǒng)按圖（a）中的的轉換特性，進行傳輸時，重現(xiàn)度將如圖（d）所示，即亮度區(qū)對比度大，暗區(qū)對比度減少。如果系統(tǒng)有的轉換特性，則重現(xiàn)圖象的亮度變化將如圖（e）所示，此時亮區(qū)對比度，減少而暗區(qū)對比度加大。產(chǎn)生前一種情況的系統(tǒng)，稱為具有亮度（級數(shù)）均勻擴張（白擴張）特性的系統(tǒng)；而后一種系統(tǒng)則稱為具有亮度（級數(shù)）均勻壓縮特性的系統(tǒng)。對于光電轉換非線性的彩色電視系統(tǒng)，除了存在上述亮度失真外，還存在著色度失真。其規(guī)律可用圖4.4-8來說明。三基色及其三補色的色度不受傳輸系統(tǒng)非線性的影響，重現(xiàn)彩色在色三角形中的坐標位置不變。C白的色度不受的影響，重現(xiàn)C白的坐標位置也不變。其它多種彩色經(jīng)>1的系統(tǒng)傳輸后，色度坐標將向三角形的三邊或三頂點方向移動；而<1時，移動方向恰好相反，即向三角形中心或三邊中心靠近，就三角形內(nèi)各點代表的彩色而言，前一種情況下飽和度增強，后一種情況下飽和度下降。因此，光電轉換非線性的彩色電視系統(tǒng)不僅存在亮度失真，而且還存在色度失真。前者不易被察覺，而后者都較容易引起注意。因此，色度失真必須限制在按人眼色差剛辨別閾所確定的容限之內(nèi)（可根據(jù)圖2.2-11估算）。因此，g校正是必要的。二、g校正的基本方法實現(xiàn)g校正常用的兩種方法：二極管非線性校正（連續(xù)式校正）和二極管開關式校正（折線式校正）。連續(xù)式校正原理如圖4.4-9所示。在小信號時，二極管的內(nèi)阻是非線性的，如圖（b）所示。當輸入線性鋸齒波電壓U1時，由于二極管D的內(nèi)阻非線性，經(jīng)分壓輸出U2也是非線性的，它接近所要求的g校正特性曲線。這種電路最為簡單；但易受二極管本身溫度特性之影響，穩(wěn)定性差，必須進行補償措施。折線式校正原理如圖4.4-10所示，該電路中的二極管主要不使用于小信號的非線性狀態(tài)，而是利用二極管的開關特性。圖中四個二極管的偏壓不一樣，當輸入線性鋸齒波電壓U1時，隨著U1的增大，四個二極管先后逐個導通，改變了分壓比，使輸出電壓U2分為五段，其折率一段比一段小，由此五段折線所形成的特性曲線能調(diào)節(jié)變化，使其近似所要求的g校正特性曲線。因此電路雖比較復雜但很穩(wěn)定。4.4.6基準電平穩(wěn)定圖象信號是一種隨時間變化的信號電壓，它以固定的消隱電平為基準，在一個方向上變化，它包含被攝景物中的背景、彩色細節(jié)、運動狀態(tài)等。從頻譜上看，它既有直流分量，又有交流分量。但在傳輸系統(tǒng)中，不可能全部采用直流放大，因為這樣做，既不穩(wěn)定，又不經(jīng)濟。通常都采用交流耦合傳輸，這樣，代表背景的直流分量就被丟失了，固定的基準電平發(fā)生變化，使傳輸系統(tǒng)動態(tài)范圍增加，破壞了彩色底色平衡而產(chǎn)生畸變。圖4.4-11表示圖象信號傳輸時，直流分量丟失的情況。圖象信號經(jīng)交流耦合后，使原來的直流分量丟失，作為電平基準的消隱電平，變?yōu)楦叩筒黄搅?。如果設法把消隱電平的頂部拉在同一電平上，恢復到原狀態(tài)，這叫做直流恢復。完成這種作用的電路，叫做鉗位電路。鉗位電路不僅能恢復直流分量，而且尚有改善視頻信號的低頻失真的消除迭加型低頻交流干擾的作用。一個低頻特性差的圖象信號，場掃描期間的行消隱電平如圖4.4-12（b）那樣是傾斜的。通過鉗位就把傾斜特性鉗平了，如圖（c所示）。圖4.4－13（a）是有低頻交流干擾的圖象信號，當把消隱電平鉗到某一固定電平時，就消除了交流干擾，如圖4.4-13（b）所示。在電視收、發(fā)系統(tǒng)中，鉗位電路用得極其普遍。一般來說，在信號進行非線性變換之前，都要先進行鉗位，爾后進行變換。例如，g校正、平衡調(diào)幅，同步分離等等，這一點應引起讀者的注意。鉗位電路有強迫和非強迫鉗位之分。通常三極管的強迫鉗位用得較多，它的實際電路如圖4.4-14所示。圖是鉗位三極管，用以代替鉗位二極管的作用，在的基極上輸入一列出現(xiàn)在行消隱期間的行頻脈沖（鉗位脈沖）。當有鉗位脈沖時，不管被鉗位的信號為何電平，三極管總是及時飽和導通，電容C通過前級輸出電阻和的飽和內(nèi)阻迅速充電，這時輸入信號脈沖被鉗位集電極電位上（近似等于發(fā)射極的電位）。當鉗位脈沖過后，C通過前級輸出阻抗和下級輸入阻抗放電。這兩級通常采用發(fā)射極跟隨器。它們具有低的輸出阻抗和高的輸入阻抗，這就保證了電容C的迅速充電和緩慢放電。在鉗位三極管的發(fā)射電路接入電位器W，用來調(diào)節(jié)鉗位電平，為了不使鉗位脈沖對圖象信號產(chǎn)生干擾，鉗位脈沖應比消隱脈沖窄一些，即圖中兩個信號的脈寬應有下列關系：。在攝象機中調(diào)整基準電平（PedestalLevel）或黑電平（BlackLevel），都是通過調(diào)整鉗位電平實現(xiàn)的。§4.5同步信號的形成為了保證圖象信號從發(fā)送端到接收端穩(wěn)定、準確地傳送，在PAL制電視中心由彩色電視同步機產(chǎn)生七種同步信號。它們是行推動信號HD和場推動信號VD（通常供電視中心的行、場同步之用，也可作行、場消隱用），復合同步信號S和復合消隱信號BL（為接收機傳送的同步、消隱信息），以及副載F，以同步旗形脈沖K和PAL識別脈沖P。前面兩種為黑白與彩色電視系統(tǒng)所共有，后面三種是彩色電視系統(tǒng)所必須的。在電視標準中，對這些信號在幅度、頻率、相位、波形等方面的特性都作出了嚴格規(guī)定。產(chǎn)生上述同步信號的同步機應具有下面四個功能：實現(xiàn)上述各同步脈沖間嚴格的頻率關系，然后用它來形成各種形狀的同步脈沖。稱為定時部分。由定時部分來的信號形成上述種種規(guī)定波形標準的同步脈沖，并保證它們有嚴格的時間相位關系。把這一部分叫做同步脈沖形成部分。把產(chǎn)生合乎標準的同步信號放大到規(guī)定的幅度，并能負荷低阻負載饋送給需要點。這由脈沖分配放大器來實現(xiàn)。具有臺從鎖相（Genlok）和臺主鎖相（Slavelok）的功能。所謂臺從鎖相是指本地同步機的頻率和相位受控于外地同步機（例如轉播車）的頻率和相位。而臺主鎖相恰好相反，即外地同步機（例如幾部轉播車）的頻率和相位受控于中心臺的頻率和相位。這種功能的目的是為了實現(xiàn)來自不同的同步信號在頻率和相位上嚴格一致。近年來，由于數(shù)字幀同步器的發(fā)展，這些功能常比較方便地由數(shù)字幀同步器所代替。盡管如此，作為完整的同步機都應具有上述四種基本功能。下面就三種功能及其電路實現(xiàn)加以介紹。4.5.1同步信號的定時同步機輸出的七種信號在頻率與相位方面保持著嚴格的關系。例如，除副載波外它們都是由波形不同的行頻、場頻、二倍行頻脈沖所組成，而副載波頻率與行頻、場頻之間又有確定的關系。因此，可以用一個標準信號來產(chǎn)生其它信號，從而保證它們之間應有的關系，這就是同步信號定時。目前的同步機通常選副載頻作為標準信號，來產(chǎn)生其它各種信號。但是1982年2月CCIR15次全會通過了電視中心數(shù)字參量標準（即CCIR601號建議）。它規(guī)定了分量信號編碼，其亮度信號的取樣頻率為13.5MHz。這樣，今后所有電視中心用數(shù)字設備，例如，時基校正器、幀同步器、數(shù)字特技等，其時鐘頻率將采用13.5Mhz或它的倍數(shù)，這個頻率是能兼容目前廣泛使用的掃描標準，即625/50、525/60掃描標準。13.5MHz通過不同的分頻得到兩種掃描標準的行頻與場頻。所以今后的同步機所選用的標準信號可能是13.5MHz或它的分頻頻率，這樣有利于電視中心的數(shù)字設備接口。下面舉出兩種形成副載頻與其他同步信號的方案，如圖4.5-1和圖4.5-2所示。一、副載波晶體振蕩方案如圖4.5-1所示，它采用一個副載波晶體振蕩器，產(chǎn)生＝4.43361875MHz的副載波，并用它作為標準信號。由于所以而且由上述關系可知，把減少25Hz后，再通過1/5分頻、1/227分頻和8倍頻，就能得到；由2再通過1/2分頻和1/625分頻，產(chǎn)生和；最后由脈沖組合電路形成其余六種同步信號。其中1/5分頻、1/227分頻及8倍頻電路的組合稱PAL耦合器。二、兩個晶體振蕩器加AFC的方案如圖4.5-2所示，它增加了一個2的晶體振蕩器（也有用2.5Mhz晶體振蕩器，再經(jīng)8分頻得到2的），這樣可省去一部分比較復雜的分頻電路。但為了確保副載波與行頻的/4間置的關系，故必須采用AFC（自動頻率控制）電路。把已減去25Hz的副載波與2分頻后所得到的/4鑒相；然后再用誤差電壓去控制2的晶體振蕩器，以自動保持與（－25Hz）的1/4行頻間置關系。三、實現(xiàn)25Hz偏置的方案如圖4.5-3所示，圖中為25Hz的正弦波頻率，cos2pt為其瞬時值。在平衡調(diào)制器I中，cos2pt對cos2pt進行調(diào)制，得到兩個分量同樣，在調(diào)制器II中由經(jīng)90度移上后對進行調(diào)制，也得到兩個分量＝＝上述兩個調(diào)制器的輸出信號相加得即得到－25頻率，從而實現(xiàn)了25Hz偏置。實現(xiàn)25Hz偏置還有其它方案，在此不贅述4.5.2同步信號的形成利用定時部分輸出的2、、三種基本頻率，采用一次形成法和電子綜合法，便可形成所需要的各種同步信號。一、一次形成法這是利用在R－S觸發(fā)器的S端和R端加以合適的觸發(fā)脈沖，一次形成所需的各種同步信號，如圖4.5-4所示。假設R端與S端分別注入圖（b）所示兩列負脈沖串，t1時刻之前，Q＝0；在t＝t1時，S＝0，Q＝1；當t＝t1時，R＝0，Q＝0；當t＝t3時，R＝0，Q仍等于0。同理，可以分析t4、t5、t6時刻負尖脈沖的作用情況。由此可見，輸出脈沖的寬度僅決定于S端觸發(fā)脈沖和緊跟著它們的R端觸發(fā)脈沖的作用情況。由此可見，輸出脈沖的寬度僅決定于S端兩個相鄰的觸發(fā)脈沖之間的間隔（在此間隔時間內(nèi)R端必須至少有一個觸發(fā)脈沖輸入）。一次形成法的關鍵在于，排列出兩列具有合適時間關系的觸發(fā)脈沖，并分別注入R端與S端，就能從Q端得到所需要的各種同步信號，它們可以分別為S、BL、HD、VD、K、P信號或者是它們組合信號。二、電子綜合法大規(guī)模集成電路同步機的設計思想，基于電子綜合法，利用電子綜合法產(chǎn)生各種同步信號可以歸納為三個步驟：1、由S、BL、HD、VD、K、P等信號的基本特性是以行或場為周期的二值（即只有0、1兩個電平）信號。它們本身及其組合信號F可以看成一個二值函數(shù)，并且總可以分解成有限個以2、、為周期的簡單函數(shù)。令組合信號F與簡單信號之間存在下列關系：（4.5-3）上述函數(shù)中只存在“與”、“或”、“非”三種簡單運算。2、利用數(shù)字電路，由定時部分產(chǎn)生的2、、三種基本頻率脈沖加以控制，產(chǎn)生上述有限個簡單信號。3、對F＝（）進行邏輯化簡，求出F與之間的最簡關系式，由數(shù)字邏輯電路得到組合信號F，這個數(shù)字邏輯電路可由最簡單的“與非”門或者“或非”門組合而成，也可以由可編程邏輯陣列PLA（ProgrammableLogicArraya）組成。下面舉列說明（見圖4.5-5），假設要產(chǎn)生復合同步信號和復合消隱信號。電子綜合法的關鍵在于將組合信號分解成有限個簡單信號，并求出組合信號與簡單信號之間的最簡邏輯關系式。先求復合消隱信號，它可看作行消隱脈沖序列和場消隱脈沖序列F5之組合，即＝＋（4.5-4）再求復合同步信號，先可分解成，、三個函數(shù)之和。即＝++（4.5-5）式中，為行同步脈沖（7.5H脈沖期間無行同步），為開槽的場同步脈沖，為前后均衡脈沖。但是，、并非最簡單函數(shù)還要繼續(xù)分解。若F2為行同步脈沖序列，F(xiàn)4為具有場同步和場衡脈沖持續(xù)期的脈沖（即7.5H脈沖），F(xiàn)6為均衡脈沖序列，F(xiàn)7為二倍行頻的槽脈沖序列，F(xiàn)8為未開槽的場同步信號，圖（b）表示行消隱期附近F1，F(xiàn)2，F(xiàn)6、F7的時間關系和脈寬，則不難看出：F9＝F2`F4；F10＝`F7F8；F11＝F4F6`F8故：F0＝F2`F4＋`F7F8＋F4F6`F8（4.5-6）根據(jù)電子綜合法的第2個步驟先產(chǎn)生出最簡單信號F1，F(xiàn)2，F(xiàn)4～F8，再利用滿足式（4.5-4）和式（4.5-6）邏輯關系的數(shù)字電路就可以產(chǎn)生復合消隱信號F3和復合同步信號F0。由于式（4.5-3）、式（4.5-4）和式（4.5-6）中，只存在“與”、“或”、“非”三種運算，因此利用“與非”門或者“或非”門組成的電路就可以完成。或者利用PAL電路完成。PAL電路如圖4.5-6所示4.5.3臺從鎖相與臺主鎖相一、臺從鎖相（Genlock）臺從鎖相是指本地同步機的頻率與相位受控于外地同步的頻率和相位。利用圖4.5-7所示副載波鎖相系統(tǒng)即可完成這種功能。它與接收機副載波鎖相原理相同（見§5.4），色同步選通電路輸出的外地色同步信號和本地副載波信號在鑒相器進行比較，產(chǎn)生7.8kHz的PAL識別信號。它有兩個作用：其一，經(jīng)低通濾波器濾波后，控制本地副載波與外地副載波同頻同相；其二，可作為P脈沖定相用。由于鎖定的本地振蕩相位與外來色同步副載波相位有90度相位差，又由于傳送信號的電纜長度對到達混合設備的色度信號副載波的相位有影響，所以，圖中還設置了可調(diào)的移相器。被外地副載頻鎖定后的本地副載頻，經(jīng)過25Hz頻移后，再經(jīng)若干次分頻及倍頻處理所得到的行頻、場頻脈沖雖與外地的行頻、場頻相同，但是其相位還不能保證相同。因此，除副載波鎖相電路外，還必須設置行鎖相環(huán)路、場鎖相環(huán)路及P脈沖定相電路。二、臺主鎖相（Slavelock）臺主鎖相是指外地同步機的頻率與相位受控于中心臺的頻率和相位，圖4.5-8示出一種臺主鎖相方式的原理方框圖。在電視中心臺，從收到外來（例如轉播車）的全電視信號中取出各種同步信號，分別與本地中心臺同步機的副載波行、場同步信號及P脈沖鑒相，鑒相輸出的誤差控制電壓，通過傳輸線路返送到轉播車，用以控制轉播車的同步機，使之與中心臺同步。臺主鎖相可以由中心臺分別控制多數(shù)轉播車，以便進行多路節(jié)目聯(lián)播。這時，轉播車同步機不再使用25Hz頻移及PAL耦合器，其副載波與行頻間的確切關系由中心臺同步機保證。三、全國電視臺鎖相系統(tǒng)（Natlock）全國電視臺鎖相系統(tǒng)是一種擴大的臺主鎖相系統(tǒng)，它使全國所有電視臺都與中央電視機保持同步信號具有同頻同相的關系，從而可以實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的節(jié)目聯(lián)播。圖4.5-9示出全國電視臺鎖相系統(tǒng)原理方框圖。將各地電視臺（或轉播車）送來的同步信號與中央臺的同步信號進行比較，輸出的誤差信號經(jīng)過編碼后形成音頻信號。受控臺收到音頻誤差信號，由誤差信號解碼器解碼并用以控制移相推動器。移相推動器是一個2H發(fā)生器，它將具有高穩(wěn)定度的副載波分頻而形成2H的信號，它可根據(jù)不同的控制信號置于不同的校正狀態(tài)。換言之，由不同的控制信號改變其分頻比，從而使受控臺同步機的定時信號產(chǎn)生相移校正，直至與中央臺鎖定為止。輸出的誤差信號采用音頻信號編碼，具有兩個優(yōu)點：其一，增強抗干擾能力；其二，便于使用窄頻帶電話線路進行傳輸?！?.6PAL全電視信號的形成PAL制彩色全電視信號由亮度信號、色度信號、色同步信號、復合消隱信號和復合同步信號組成。經(jīng)過圖象信號處理后的三基色信號和各種同步信號同時送入PAL編碼器，經(jīng)過一系列的處理加工后，即可形成PAL制彩色全電視信號。編碼器包括矩陣電路，亮度信號通道，色度信號通道，同步信號預制電路和混合電路等組成部分。4.6.1PAL編碼器PAL編碼器的基本原理與NTSC制的一樣，也采用兩個平衡調(diào)制器分別產(chǎn)生的U、V的已調(diào)波，再將u、v分量相迭加，形成色度信號。不同的是V分量要逐行倒相，所以需添加倒相電路。倒相方法有三種，一是用分相器和電子開關逐行倒相色差信號；二是逐行倒相V的被調(diào)副載波；三是逐行倒相V的已調(diào)波。這三者以第二種最合適，因為被倒相的是單一頻率的信號，對分相器和電子開關的要求較低。對被調(diào)副載波進行逐行倒相也有多種方法。例如，圖4.6-1是用分相器和電子開關對副載波進行逐行倒相。圖中分相器可用變壓器或者三極管裂相；電子開關可由三極管或二極管組成，它們都是受PAL脈沖的控制，所謂PAL脈沖就是半行頻方波，它是由彩色同步機直接或間接提供的。用函數(shù)對副載波進行平衡調(diào)幅也可完成逐行倒相作用。因為調(diào)制乘積這種方法可用圖4.6-2所示的環(huán)形平衡調(diào)幅器實現(xiàn)。圖中假設的電壓幅度遠大于副載波的幅度，D1～D4的導通與截止取決于的極性。當＝1，即正半周到來時，D1、D2導通，D3、D4截止，則輸出－的副載波。然后再將逐行倒相的副載波提供給（R－Y）調(diào)制器。由此可見，產(chǎn)生PAL制色度信號的方法很多，因此PAL編碼器存在多種方案，限于篇幅，下面僅介紹一種副載波逐行倒相的PAL制編碼器，如圖4.6-3所示。經(jīng)過校正的三基色信號R、G、B由矩陣電路變成亮度信號Y、藍色差信號（B－Y）和紅色差信號R－Y。在亮度通道中，設置有副載波陷波器和延遲線，前者是為了減少進入接收機色度通道的亮度串色，而當不希望它影響黑白兼容圖象的清晰時，也可將其旁路；后者是為了均衡色度信號因頻率受限而在時間上產(chǎn)生的延遲。通過陷波器和延遲線的Y信號，再經(jīng)放大、鉗位等處理電路，并混入復合消隱信號（BL）和復合同步信號（S）后，便形成黑白全電視信號（VBS）。在色度通道里，（R－Y）、（B－Y）先經(jīng)帶寬（1.3MHz）限制，并壓縮為V、U信號，再由鉗位電路鉗定零電平，然后進入平衡調(diào)幅器，變成紅色度信號和藍色度信號，兩者相加并經(jīng)低通或者帶通濾除調(diào)制中產(chǎn)生的諧波之后，形成色度信號。由同步機送來的副載波，先經(jīng)移相器移相，以便對不同編碼器輸出的色度信號進行特技切換時，可以調(diào)整到同一基準相位。設經(jīng)相位調(diào)整后的副載波為，它直接送到U平衡調(diào)幅器；副載波經(jīng)移相后，由PAL開關逐行倒相形成的副載波，供V平衡調(diào)幅器使用。PAL開關由半行頻方波驅動，半行頻方波來自雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其工作狀態(tài)按行頻翻轉，用PAL識別脈沖（P）或場識別脈沖（VP）確定半行頻方波的相位。為了形成PAL色同步信號，在色差信號U、V中分別混入－K和K的色同步旗形脈沖，經(jīng)過U、V平衡調(diào)幅器便形成色同步信號；進入U調(diào)制器的－K脈沖決定的初始平均相位為，進入V調(diào)制器的K脈沖決定初始相位分量。兩者相加，即形成的初始相位為。BL、S、K、P脈沖都由同步機提供，不過到達編碼器后還需預制。將Y、、、BL和S混合，并經(jīng)放大、鉗位等處理后，即得到彩色全電視信號（CVBS）。4.6.2PAL制色同步信號的迂回消除3.4.1節(jié)曾說明了PAL制色同步信號的功能與特點：其一，傳送副載波相位信息，這由初始平均相位來體現(xiàn)；其二，傳送識別逐行倒相的信息，為此初始相位采用逐行換相（即），根據(jù)這一特點，人們形象地稱它為搖擺色同步信號。4.6-1節(jié)說明了產(chǎn)生PAL制色同步信號的一種方法：分別在U、V兩個色差信號中加入－K和＋K脈沖，通過平衡調(diào)幅后產(chǎn)生色度信號和色同步信號。為了使色同步信號不干擾圖象，規(guī)定在行消隱期間傳送，其幅度不宜過大，而且副載波的平均相位對應人眼不敏感的色調(diào)。如果在整場每一行的消隱后肩上都傳送色同步信號，對于均衡脈沖與場同步期間的色同步信號會對電視機的場同步產(chǎn)生干擾。因此，應在場消隱的一部分時間內(nèi)不產(chǎn)生色同步信號。全部場消隱期間都無色同步信號，將會使每場前幾行圖象彩色出現(xiàn)混亂，這是由于電視機副載波鎖相電路需要一定相位鎖定時間。因此，對色同步信號抑制的第一要求是只需消除前、后均衡脈沖和場同步脈沖期間的色同步信號。第二個要求則是被抑制后的前、后兩行色同步信號（即上一場的末一群和下一場的第一群色同步信號）相位都對應于不倒相行、即規(guī)定都是。這后一個要求在于使電視機中的副載波振蕩器能較快地被接著出現(xiàn)的色同步信號鎖定。由于色同步信號相位逐行換相，所以為了滿足第二個要求，被抑制的色同步信號須為奇數(shù)群，現(xiàn)具體規(guī)定為9群。在圖4.6-4所示的第一場信號波形中，1～9群色同步信號被消除，第一要求也得到滿足。電路上是采用寬9H的色同步抑制脈沖去消除這9行中的＋K脈沖和－K脈沖。進一步分析，由于每場312.5行，即要消除9群包羅往前、后均衡脈沖和場同步期間的色同步信號，又要保證消除后的前、后兩群相位都是，所以消除色同步的9H抑制脈沖應逐場移動半行，并四場一循環(huán)。圖4.6-4示出四場中的9H抑制脈沖與場消隱脈沖的時間位置關系，抑制脈沖依照第四、一、二、三場的次序逐場向前移半行，而后跳回到第四場的位置。由于這種抑制脈沖來回移動，所以常稱為迂回脈沖。迂回脈沖在彩色同步機內(nèi)產(chǎn)生并起作用，使輸出的K脈沖每場缺9個，位置規(guī)律如圖4.6-4所示。抑制脈沖迂回的必要性可以這樣看出來：設第一場的抑制脈沖位置已確定，則第二場中它不移動（相對于場同步基準線它不移動），將消除掉第319行的色同步信號，而第320行出現(xiàn)的色同步信號是。所以抑制脈沖還需左移半行，讓第三場第6行的色同步信號首先出現(xiàn)。第四場的抑制脈沖依上面的道理也須左移半行，但這樣會使后均衡脈沖期間出現(xiàn)色同步信號，為此將第四場抑制脈沖相對于第三場右移一行半，于是，抑制脈沖以四場一循環(huán)進行迂回。結果，PAL制彩色全電視信號是以四場構成一個完整周期，這一點，實際設備中在將幾路彩色全電視信號進行混合時，必須注意到場序不符的信號不能相混?！?.7電視信號的發(fā)送電視信號發(fā)送的目的，是使盡可能多的用戶能接收到滿意的電視節(jié)目，為了擴大“電視覆蓋”的范圍，應該合理地組織電視“傳送網(wǎng)”和“發(fā)送網(wǎng)”。電視傳送網(wǎng)是指把各大城市的電視中心臺，以及各地的電視發(fā)射臺聯(lián)結起來的通信網(wǎng)而言。一般來說，在國內(nèi)以微波傳送和同軸電纜（或光纖系統(tǒng)）傳送為主，在國際間以通信衛(wèi)星傳送為主。電視發(fā)射網(wǎng)是指用傳送網(wǎng)聯(lián)結起來的由大、中型的電視發(fā)射臺以及小型收轉（或差轉）臺組成的發(fā)射網(wǎng)而言。電視衛(wèi)星廣播是解決“電視覆蓋”最有效的辦法，幅員遼闊的我國，只需一顆同步廣播衛(wèi)星，就能覆蓋全中國。4.7.1電視信號的發(fā)送方式一、圖象信號采用殘留邊帶調(diào)制方式無論是黑白或彩色全電視信號均占0～6MHz帶寬，這種信號不能直接依靠天線發(fā)射出去供電視機接收，必須把它調(diào)制在比6MHz至少高5～7倍的載頻上才能發(fā)射出去。至于調(diào)制方式，調(diào)幅、調(diào)頻或脈沖調(diào)制在原則上都可采用。對于廣播電視來說，有重要意義的是已調(diào)波的帶寬應盡量窄些，以便在國際上所規(guī)定的波段內(nèi)，能容納更多的電視頻道數(shù)；同時電視接收機的制造成本也可以低些，故目前的電視廣播一律都采用調(diào)幅的殘留邊帶發(fā)射。下面分析采用殘留邊帶調(diào)制的原因。1、如果采用調(diào)幅雙邊帶，其帶寬為12MHz，顯然容納電視頻道少；另外，由于對載波頻率而言，相對帶寬太大，對收、發(fā)設備的設計都帶來困難，提高了要求，顯然這不是一個好辦法。2、如果采用調(diào)幅單邊帶，故然可以將已調(diào)波頻帶壓縮到6MHz，但是存在著以下缺點：如果不發(fā)載頻，只發(fā)一個邊帶，電視接收機中采用同步檢波方式，才能解調(diào)出圖象信號。而同步檢波必須恢復載頻，這增加了電視機的復雜性，對數(shù)以千萬計的用戶而言，在經(jīng)濟上是不合算的。如果發(fā)載頻（假定只傳送上邊帶和載波），電視機可以采用普通檢波方式解調(diào)出圖象信號，但是這種收、發(fā)方式卻帶來兩個缺點：a、要得到純凈的單邊帶信號，必須讓雙邊帶調(diào)幅信號通過頻帶銳截止的單邊帶濾波器。其通頻帶為～（＋6）MHz，其中為圖象載頻。顯然，要制作出如此幅頻特性的濾波器是相當困難的，而且在截止頻率附近濾波器的相頻特性會出現(xiàn)嚴重的非線性，導致圖象信號低頻分量會有明顯的失真，圖象質(zhì)量大大下降。b、解調(diào)信號存在失真，并且調(diào)制度越大，失真愈嚴重。下面對此進行說明。如果只傳送上邊帶和載波，則對某一單頻（W）圖象信號的已調(diào)波可用下式表示此式可變?yōu)椋?.7-2）上式的第一項即是雙邊帶調(diào)幅波，用包絡檢波時本可得到原調(diào)制信號。但由于存在第二項分量，使傳輸信號的包絡形式不再是，因此用包絡檢波將得不到原調(diào)制信號，而是摻有失真分量了。用圖4.7-1所示矢量圖表示單邊帶已調(diào)波，圖中，矢量OA表示式（4.7-1）中的第一項，即載波分量；矢量AB表示式（4.7-1）中的第二項，即上邊帶分量；矢量OB便是合成信號，矢量OB的模就是已調(diào)波的包絡。隨著矢量AB相對于矢量OA（假定OA相對的靜止）的旋轉，合成矢量OB實質(zhì)上是個帶有寄生調(diào)相的調(diào)幅波，其包絡與調(diào)制信號相比存在一定的包絡失真。如果載波幅度E比調(diào)制信號相比存在一定的包絡失真。如果載波副度E比調(diào)制信號幅度E大得愈多，即調(diào)制系數(shù)m=E/E愈小，則寄生調(diào)相將很小，包絡失真也很小，可以忽略。反之調(diào)制系數(shù)越大，則包絡失真也越大。但應注意，單邊帶包絡的起伏比雙邊帶調(diào)幅波小一半，所以包絡檢波的輸出信號比雙邊帶檢波輸出小一半。3、如果采用殘留邊帶調(diào)制，則可以克服