电视发送技术概论.ppt

第四章电视发送技术概论中国传媒大学信息工程学院,电视发射系统的构成与广播发射系统相似，除了电视发射机外，包括音频、视频输入设备，控制设备，双工器，冷却系统，天线与馈线系统，监测设备等。,无线电视广播广播过程示意图,第一节电视发射机的特点,由于电视信号包括电视图像信号与电视伴音信号，因此电视发射机就由电视图像发射机与电视伴音发射机两部分组成。图像与伴音发射机的输出信号通过双工器进行功率合成后，经一条馈线送往天线发射。,一、电视图像发射机的特点（一）采用残留边带发送方式 我国全电视信号（包括:亮度信号、色度信号、色同步信号、复合消隐信号和复合同步信号）的带宽为06MHz，图像信号对载波的的调制方式为幅度调制，如采用普通双边带调幅，根据调幅理论，其带宽将为12 MHz，在不考虑伴音的情况下，就远远超出规定的一个电视频道8MHz的带宽。,用负极性视频信号调幅后的波形图与频谱图,单边带发射方式虽然可以使带宽减半，但鉴于视频信号的特点（包含极低频率甚至直流成分），电路上很难将一个完整的边带信号部分滤除而无损伤的保留另一个频带。此外纯单边带发射会带来较大的正交失真与群时延失真，导致接收端重显图像失真。,为了解决节约频谱与确保不失真传输视频信号，通常采用残留边带调幅方式，即除了发射一个完整的边带外，还保留另一个边带的一小部分频谱（较低视频频率成分调制形成的频谱）。,发射机残留边带调幅特性,按照我国电视标准规定，如用fv表示图像载波频率，残留边带调幅的通带范围为fv 0.75 MHz到fv+6MHz，下限通过过渡带直到fv 1.25 MHz，上限通过过渡带直到fv+6.375 MHz。fv 0.75 MHz的范围是双边带发射，而fv+0.75 MHz到fv+6MHz的范围是单边带发射。,残留边带发射的情况下，如果接收机的中频网络特性与发射机相同，则双边带频率成分（主要是低频成分）检波后的信号幅度就为单边带的2倍，造成检波后的视频信号幅频特性的不一致。为此，接收端应使用与发射端不同的残留边带幅频特性。,接收机残留边带调幅特性,（二）工作于VHF与UHF频段 电视信号本身的频谱宽，图像载波的频率起码应在30MHz以上；如通过电离层传播，则不稳定，多径传播，失真严重。工作在超短波VHF与UHF频段，主要靠直接波传播，不受电离层的影响，可以得到较好的效果。,（二）黑色电平固定 在发射端与接收端可能引起黑色电平变化的原因：信号通过RC耦合网络；信号中混入低频（例如50Hz交流声）干扰而造成黑色电平漂移。,黑色电平变化带来的后果：如果黑色电平随着图像内容改变，使重显图像产生失真，使图像画面上背景深浅或颜色发生变化；对于彩色电视广播而言会产生色度失真（因：黑色电平或消隐电平，供接收机恢复彩色副载波的色同步信号是放在消隐后肩上传送的，消隐电平不稳定，基准副载波的相位就受到影响）。,鉴于以上原因，必须保持黑色电平固定。固定黑色电平的方法：视频信号为单极性，可用箝位电路实现，黑色电平固定后，不仅可以恢复直流分量，还可以消除低频干扰,提高放大管的利用率，增加输出功率。,（四）、图像调制极性 用正极性的电视信号对图像载波调幅，称为正极性调制，而用负极性的电视信号对图像载波调幅，称为负极性调制。,正极性与负极性调制的已调幅波波形,电视发射机多采用负极性调制，原因是同步顶相当于调幅度为100%，这样做的好处：可以充分利用发射机的输出功率的能力，提高效率；干扰表现为暗点，不易觉察；峰值电平（同步顶）便于作为基准电平，供接收机作为自动增益控制。,（五）图像发射机的功率 调幅声音广播发射机的标称功率通常用载波功率表示，载波功率一旦确定，已调波的边带功率、峰值功率、平均功率就相应确定。,由于图像发射机采用负极性调制，峰值功率即同步顶功率是固定不变的，而平均功率却随着视频信号的内容而变化。因此，电视发射机的标称功率用峰值功率即同步顶功率表示。,（六）电视发射机技术指标要求、幅频特性要求 满足残留边带特性，在通带的主要频段内，其幅频特性波动应限制在+0.5/-1dB之内；在阻带内起码应衰减dB以上。,、群时延频率特性 要求传输通道的相频特性是线性的，即产生的相移与信号频率成正比。通常利用群时延频率特性来间接描述相频特性。二者的关系是：（）d（）/d(1-1)式中（）为群时延函数，（）为相位函数，为自变量。,将相频特性的非线性变化转化为各频率成分的时延变化。在传输过程中，不同频率成分产生时延的差别，这种失真称为群时延失真。对群时延失真要采取相应的技术措施，使其限制在允许的范围内。,、微分增益（）彩色信号叠加在亮度信号上传送，传输系统存在非线性时，增益会随亮度而变化。微分增益（）的定义是：在输入输出特性曲线上各电平的斜率：du0/dui(1-2),如在不同的亮度电平上有不同的，就会导致彩色信号的振幅随着不同的亮度而出现差别，使色饱和度发生变化，这种失真称为失真。,失真的衡量：以黑电平的（用H表示）为参考，其他电平的（用N表示），则失真表示为：失真=（N-H）/H（1-3）取其最大值作为失真指标。对失真也要采取相应的技术措施，使其限制在允许的范围内。,、微分相位（）彩色电视信号在传输过程中，若在整个动态范围内存在非线性，不仅有随着亮度的变化而产生失真，也会引起相位的变化。处于不同亮度电平上的彩色信号相位，称为微分相位，简称。有失真时，不同亮度电平上的相位就有差别，差别越大，对彩色图像的影响就越大，会使彩色的色调发生变化。这种失真称为失真。,失真的衡量：以黑电平的（用H表示）为参考，其他电平的（用N表示），则P失真表示为：P失真=PN-PH（度）（1-4）对P失真也要采取相应的技术措施，使其限制在允许的范围内。,、互调成分 单通道电视发射机，是将图像和伴音先分别进行中频调制，然后将二者的低电平中频信号合成，再变频为规定频道的射频信号，经多级功率放大器放大到要求的电平。,当多频率的信号进入有非线性的放大器中，就会产生互调失真，即放大器的输出频谱中既有各输入频率成分的基波和它们的各次谐波，还有各基波和它们的各次谐波的和差组合频率。处于电视频道之外的频率成分，可以通过带通滤波其将其滤除，而落在带内的将无法消除而影响自身。在电视发射机机中，设置有互调失真校正电路，使其影响限制在允许的范围内。,二、电视伴音发射机的特点 电视发射机中的电视伴音发射机虽然属于调频发射机，但它与图像发射机一起工作，对其功率等级和工作频率有相应的要求。,（一）、功率等级 确定伴音发射机功率等级的前提条件是：保证图像和伴音有相同的覆盖范围。由于伴音发射机的调制方式是调频的，抗干扰能力强，伴音信息的强弱主要表现在频偏上。此外，减小伴音发射机的功率，可以避免在接收机中频和高频通道图像与伴音的较大干扰。图像和伴音发射机的功率比通常取10：1。,（二）、伴音载波频率的选择 图像和伴音信号在指配的同一个电视频道中传送，图像载波频率一旦确定，伴音载波频率就相应确定。伴音载波频率处于图像射频频谱所占带宽以上的地方，伴音射频频谱所占的有效范围与图像射频频谱之间不能重叠，应有一定的保护距离。我国规定伴音载波频率比图像载波频率高6.5MHz。,（三）、频率稳定度的要求 用锁相环稳频方法，确保伴音载波频率（即调频过程中的中心频率）的稳定。（四）、预加重 原理与要求同调频广播发射机。,第二节 电视发射机与电视差转机的组成一、电视发射机的组成,电视发射机的类别1、按输出功率大小分：（1）小型（小功率）电视发射机（30W以下）（2）中型（中功率）电视发射机（1KW-30W）（3）大型（大功率）电视发射机（1 KW以上）,2、按适用的工作频率范围分：（1）VHF（甚高频或米波）电视发射机（2）UHF（特高频或分米波）电视发射机（3）SHF（超高频）电视发射机（用于微波多路分配系统MMDS和卫星广播）,3、按传送信号性质分：（1）黑白电视发射机（2）彩色电视发射机（3）多伴音立体声电视发射机、数字伴音电视发射机（4）数字电视发射机、高清晰度电视发射机,4、按调制级功率电平分：（1）高电平射频调制电视发射机（2）中电平射频调制电视发射机（3）低电平射频调制电视发射机（4）低电平中频调制电视发射机,5、按图像、伴音放大方式分：（1）分别放大式（双通道）电视发射机（2）共同放大式（单通道）电视发射机,6、按功率放大器件分：（1）晶体管或场效应管（全固态）电视发射机（2）电子管电视发射机（3）速调管电视发射机（4）IOT（感应输出管）电视发射机,（一）分别放大式（双通道）电视发射机,特点：经过视频和音频处理的图像和伴音信号，分别采用低电平中频调制（图像中频载波频率为37MHz，伴音中频载波频率为30.5 MHz）,各自经过相应的处理后，经过频率变换变为高频信号，进行功率放大，最后通过双工器将高频图像信号和伴音信号进行合成，通过同一根高频电缆送往天线发射。,分别放大式（双通道）电视发射机组成方块图,电视发射机的图像通道的视频处理部分主要包括箝位放大器和微分相位校正电路。中频处理部分主要包括图像中频调制器、残留边带滤波器和中频处理电路（群时延校正电路、微分增益校正电路）。,高频部分主要包括本振与倍频电路、图像变频器、高频线性功率放大器。电视发射机的音频处理部分非线性校正电路和预加重电路。中频部分包括伴音中频调制器、锁相稳频电路以及倍频器等。高频部分包括伴音变频器和高频功率放大器。,（二）共同放大式（单通道）电视发射机,特点：经过视频和音频处理的图像和伴音信号，分别采用低电平中频调制（图像中频载波频率为37MHz，伴音中频载波频率为30.5 MHz）,各自经过相应的处理后，通过中频双工器合成，共同经过互调校正、频率变换与功率放大后，送往天线发射。,共同放大式（单通道）电视发射机组成方块图,（三）、双伴音、立体声电视发射机 用同一部电视伴音发射机，可以同时送出两种不同语种的伴音，观众可以根据自己的需要，选听其中的一种；在播出音乐会节目时，为了增强艺术效果，用立体声伴音。,双伴音载波制双伴音、立体声电视发射机构成原理方块图,特点：与普通电视发射机相比，有变化的只是伴音发射机部分：第一伴音载波频率与单伴音发射机相同，第二伴音载波的频率比第一伴音载波频率高0.242MHz，功率比第一伴音载波低7dB。在立体声发射时，第一伴音载波用“和”M=（L+R）/2信号调制，第二伴音载波用R信号调制。,二、电视差转机的组成 电视差转机的任务是接收从主发射机来的高频信号，不进行解调，而仅进行频率变换和功率放大，在另一个电视频道重新发射，相当于转播主发射机发射的节目。,（一）二次变频共同放大式电视差转机 二次变频共同放大式电视差转机包括接收、中放和发射三部分。,二次变频共同放大式电视差转机的构成原理图,（二）、二次变频图像和伴音分离的分别放大式电视差转机,二次变频图像和伴音分离的分别放大式电视差转机原理,与共同放大式电视差转机不同的地方是,经接收部分的到的图像与伴音混合中频信号，经分离和功率均衡电路，分别送入图像中频放大器与伴音中频放大器进行放大，再分别变频至射频，分别进行功率放大后，放大到额定的功率电平，最后通过双工器合成后送往发射天线发射。,第三节 电视发射机的发展动向,模拟电视发射机技术的发展主要表现在：大功率全固态发射机的广泛应用；改进型速调管和IOT（感应输出管）发射机的应用以及自动化程度的提高。,一、大功率全固态发射机 金属氧化物场效应管（MOS-EFT）已突破上百瓦的功率等级，多个这样的场效应管输出功率进行合成，可得到大功率等级的电视发射机。多管并联须经多级功率合成，先经过几次合成而组成独立结构的功放单元，再经过合成得到所需的输出功率。,为降低多次合成引起的功率损失，要求使用低损耗的功率合成网络，并且要求每一合成网络具有隔离功能，即某一功放失效时其它各路不受影响。,晶体管功放工作于低电压、大电流状态，要求使用大电流的稳压电源。全固态发射机与电子管发射机相比有明显的优点：体积小，重量轻，寿命长，可靠性高。,双激励器全固态发射机系统构成原理,全固态发射机系统及其组成单元的技术状态及其发展变化，取决于下列基础技术的发展水平：（1）高功率、高增益线性大功率晶体管；（2）高性能、高效率和高可靠性的晶体管功放单元；（3）高效率、小型化的固态稳压电源；（4）高效率、小型化的风冷装置；（5）大功率合成网络及双工器的低损耗化与小型化。,二、IOT电视发射机 感应输出管（IOT-Inductive Output Tube）电视发射机是20世纪80年代开始发展起来的，单管输出功率可达20-60 KW。感应输出管的效率比四极管高，寿命长（与速调管相当），直线性优于速调管，价格居中。,