制解碼器和譯碼器分析課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　集成電路彩色電視機(jī)按制式可分為：NTSC制、PAL制和SECAM制等。我國采用PAL制式，標(biāo)準(zhǔn)的PAL制式彩色電視機(jī)也稱為PAL-D彩色電視機(jī)。典型的PAL－D彩色電視機(jī)電路主要由公共通道、伴音通道、解碼電路、圖像重顯電路、控制電路和電源電路等部分組成。 </p><p>　　PAL制使彩色相

2、序逐行改變，使串色極性逐行取反，加之梳狀濾波器在頻域的分離作用，使串色大為減小。又由于人眼的視覺平均作用，就使得傳輸失真不再對(duì)重現(xiàn)彩色圖像的色調(diào)產(chǎn)生明顯的影響?？墒刮⒎窒辔坏娜菹捱_(dá)±40°以上。 </p><p>　　PAL制采用1/4行間置再加25Hz彩色副載波，有效地實(shí)現(xiàn)了亮度信號(hào)與色度信號(hào)的頻譜交錯(cuò)，因而有較好的兼容性。梳狀濾波器在分離色度信號(hào)的同時(shí)，使亮度串色的幅度也下降了3

3、dB，從而使彩色信雜比提高了3dB。由于PAL制為1/4行間置，所以亮、色分離要比NTSC制困難(NTSC制可以用1個(gè)整行延遲線的梳狀濾波器實(shí)現(xiàn)亮、色分離，而PAL需要2行延遲)，且分離質(zhì)量也較差。在要求高質(zhì)量分離的場(chǎng)合(如制式轉(zhuǎn)換和數(shù)字編碼等)，可采用數(shù)字濾波這類較復(fù)雜的技術(shù)。與NTSC制相比，PAL制電路復(fù)雜，對(duì)同步精度要求高等缺點(diǎn)。</p><p>　　2直流穩(wěn)壓電源整個(gè)系統(tǒng)可分為五個(gè)部分，交流電源、變壓器

4、、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路（圖如所示）。因?yàn)槲覀円玫降闹绷麟娫吹氖?2V等的穩(wěn)定直流電壓，而我們平常的生活用電220V的交流電，所以我們必須變壓，變壓后交流變成直流。但此時(shí)的直流電壓波動(dòng)很大，脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的波紋，所以我們要對(duì)其進(jìn)行濾波，得到波動(dòng)較小的直流電。為了保證得到基本恒定的直流電和電源基本不受電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定對(duì)電源輸出的影響，應(yīng)加穩(wěn)壓電路。電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓轉(zhuǎn)換為整流電路所需的交流電壓ui。

5、變壓器副邊與原邊的功率比為 η =1 2 PP式中，η為變壓器的功率[2]。</p><p>　　2彩色電視機(jī)三大制式簡(jiǎn)介</p><p>　　NTSC、PAL、SECAM并列為當(dāng)今世界上三大彩色電視廣播制式，分別得到了世界各國的采用。這三種制式都與黑白電視兼容，但是它們?nèi)咧g不兼容，在不同制式的節(jié)目之間進(jìn)行交換時(shí)需要進(jìn)行制式轉(zhuǎn)換。</p><p>　　簡(jiǎn)單地講,

6、當(dāng)今世界三大彩色電視廣播制式的共性是:它們都與原來的黑白電視相兼容,且都是用攝像機(jī)攝取三基色信號(hào),并把這三基色信號(hào)編碼成一個(gè)亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)(R-Y)、(B-Y)來傳送,其主要差別體現(xiàn)在兩個(gè)色差信號(hào)對(duì)副載波的調(diào)制方式上。</p><p>　　2.1 NTSC制的特點(diǎn)</p><p>　　NTSC制于1953年在美國開始廣播,是較早應(yīng)用于彩色、黑白兼容的彩色電視制式。為了壓縮頻帶,又能獲

7、得良好的圖像質(zhì)量,NTSC制有如下的特點(diǎn):</p><p>　　(1)NTSC制采用的頻帶寬度為4MHz,掃描行數(shù)為525行,掃描場(chǎng)數(shù)為60場(chǎng),可以與原黑白電視相兼容。</p><p>　　(2)根據(jù)人眼的視覺對(duì)亮度細(xì)節(jié)較敏感,對(duì)彩色細(xì)節(jié)不敏感的特性,將亮度信號(hào)以寬頻帶傳送(0～4MHz),以窄帶傳送(0～1.5MHz)色度信號(hào)。</p><p>　　(3)采用頻譜

8、間置技術(shù),副載頻選為</p><p>　　fSC=3.579545MHz</p><p>　　(4)選用Y、I、Q作為傳輸信號(hào),其中Y仍為亮度信號(hào),I、Q為色差信號(hào),它是色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)的一種線性組合。它們之間的關(guān)系由下式確定:</p><p>　　I=0.877(R-Y)cos33°-0.493(B-Y)sin33°</p&

9、gt;<p>　　Q=0.877(R-Y)sin33°+0.493(B-Y)cos33°</p><p>　　上式表明:I色差信號(hào)的矢量超前(R-Y)矢量33°,并處在紅黃色區(qū)域,Q色差信號(hào)的矢量超前(B-Y)矢量33°,并處在藍(lán)紫色區(qū)域。如圖1所示,I、Q仍為互相正交。</p><p>　　圖1 Q與(R-Y)、(B-Y)色差矢量的關(guān)

10、系</p><p>　　(5)采用正交平衡調(diào)幅,把兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制在副載波上,色度信號(hào)Q分量用雙邊帶方式傳送,而I分量用殘留邊帶傳送。這樣做,既可以使色度信號(hào)的帶寬得到壓縮,又能保證正常的彩色傳送,同時(shí),色度與亮度信號(hào)之間干擾較小。[3]</p><p>　　(6)在三大兼容制中,NTSC制色度信號(hào)的處理過程最為簡(jiǎn)單,因而相應(yīng)的解碼電路也簡(jiǎn)單,這給接收機(jī)生產(chǎn)帶來方便,有利于降低成本。<

11、;/p><p>　　(7)NTSC制的主要缺點(diǎn)是對(duì)相位敏感,容易出現(xiàn)彩色變色。換句話說,傳輸過程中所產(chǎn)生的相位失真將導(dǎo)致色調(diào)變化。</p><p>　　2.2 SECAM制特點(diǎn)</p><p>　　SECAM制是為了克服NTSC制相位失真的缺點(diǎn)而由法國人研制出來的。主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)在SECAM制中,傳輸信號(hào)仍采用亮度信號(hào)

12、Y,色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y),但兩色差信號(hào)不是和亮度信號(hào)同時(shí)傳送的,而是將兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)逐行輪換對(duì)兩個(gè)副載波(f1=4.025MHz,f2=4.40625MHz)進(jìn)行調(diào)頻后,并疊加在逐行傳送的亮度信號(hào)上一起傳送的。也就是說,在第n行時(shí)傳送(R-Y)調(diào)頻信號(hào),第n+1行時(shí)傳送(B-Y)調(diào)頻信號(hào),而亮度信號(hào)則是每一行都傳送,在任一行時(shí)間內(nèi),SECAM制信號(hào)中,只存在一個(gè)亮度信號(hào)和某一個(gè)色差信號(hào)。所以不會(huì)發(fā)生互相串色

13、的現(xiàn)象。</p><p>　　(2)在SECAM制中,由于色差信號(hào)對(duì)彩色副載波采用了調(diào)頻方式,并且調(diào)頻信號(hào)在進(jìn)行頻率檢波之前,可以進(jìn)行限幅,所以,色度信號(hào)對(duì)相位失真不敏感。</p><p>　　(3)在SECAM制中,色度信號(hào)采用了調(diào)頻制,由于調(diào)頻為連續(xù)頻譜,故不能采用副載頻偏置以實(shí)現(xiàn)色度信號(hào)和亮度信號(hào)的頻譜交錯(cuò),因而其兼容性比NTSC制和PAL制稍差一些。</p><

14、p>　　(4)SECAM制的解碼和其它制式的解碼器一樣,亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)、(B-Y)在一行時(shí)間內(nèi)必須同時(shí)存在,以恢復(fù)和重現(xiàn)彩色圖像所必須的R、G、B三基色信號(hào)。由于SECAM制在一行時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)色差信號(hào)被傳送這一特點(diǎn),所以,在解碼器中,根據(jù)圖像信號(hào)行間的相關(guān)性,采用64μs延時(shí)線,將收到的信號(hào)存儲(chǔ)一行時(shí)間,以使每一行所傳送的色差信號(hào)可以使用兩次,在被傳送行使用一次,在未被傳送行用延時(shí)線的存儲(chǔ)特性再使用一次,這正

15、好取得在一行時(shí)間內(nèi)所缺少的那一個(gè)色差信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)了在一行時(shí)間內(nèi)Y、(R-Y)、(B-Y)的同時(shí)存在。由于每傳送一行色差信號(hào)要利用兩次,所以這種制式的彩色垂直清晰度降低一半。[4]</p><p>　　2.3 PAL制及其特點(diǎn)</p><p>　　PAL制也是為了克服NTSC制相位敏感性于1962年在原西德研制出來的一種兼容彩色電視制式,實(shí)際上它是NTSC制的一種改進(jìn)。這種制式將在下節(jié)詳細(xì)

16、敘述。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1)采用色差信號(hào)(R-Y)和(B-Y)作為色度信號(hào)的兩個(gè)分量,都用0～1.5MHz的帶寬,雙邊帶方式傳送。</p><p>　　(2)傳送時(shí),將兩個(gè)色差信號(hào)之一的(R-Y)信號(hào)逐行倒相180°,接收后再將(R-Y)信號(hào)相位復(fù)原。由于將(R-Y)信號(hào)逐行倒相180°進(jìn)行傳送,則在相鄰行上的相位誤差可以相互補(bǔ)償,當(dāng)出現(xiàn)微分相位失真時(shí)

17、,可以保持色調(diào)不變。</p><p>　　(3)亮度信號(hào)與色度信號(hào)頻譜交錯(cuò),相互干擾小,可以實(shí)現(xiàn)分離。</p><p>　　(4)存在“百葉窗”效應(yīng),當(dāng)梳狀濾波器的直通信號(hào)與延時(shí)輸入信號(hào)間存在幅度誤差,或延時(shí)τ存在誤差,或傳輸通道有相位誤差,或存在通道頻率失真,都會(huì)引起兩色差信號(hào)間互相串?dāng)_,也可以說,將導(dǎo)致兩分量分離不徹底。又因串?dāng)_也是逐行倒相的,造成相鄰兩行間色度信號(hào)的亮度差異較大,人眼

18、對(duì)亮度差異較敏感而產(chǎn)生對(duì)圖像有明暗相間的水平條紋,這種明暗相間的水平線條因隔行掃描而向上蠕動(dòng),故稱“爬行”,該水平條紋類似于百葉窗,故又稱作“百葉窗”效應(yīng)。也可以說PAL制電視將NTSC制存在的色調(diào)失真轉(zhuǎn)換成“爬行”現(xiàn)象,當(dāng)然在實(shí)際中可以利用調(diào)整來使此現(xiàn)象消失或減至不明顯。</p><p>　　總之,上述三種制式都是行之有效的彩色電視制式,經(jīng)多年的使用,都積累了崐相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn),單從技術(shù)性能方面比較,決不能得出完

19、全肯定或完全否定某一制式的結(jié)論。實(shí)際上,各國在選定制式時(shí)往往受到各方面因素的制約,而決非都是出于技術(shù)考慮。</p><p><b>　　3PAL制原理</b></p><p>　　PAL制于60年代初期聯(lián)邦德國研制成功，我國也采用PAL制。所以按照其特點(diǎn)PAL制又可稱之為“逐行倒相正交平衡調(diào)幅”制。</p><p>　　平衡調(diào)幅又稱為抑制載波調(diào)

20、幅，抑制載波調(diào)幅可以抑制色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾并節(jié)省發(fā)射功率。</p><p>　　設(shè)用色差信號(hào)UR-Y=(R-Y)coswt對(duì)載波uSC=USCcosωSCt進(jìn)行調(diào)幅，則調(diào)幅后信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p><p>　　平衡調(diào)幅波有如下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)平衡調(diào)幅波不含載波分量。</p><p>　　(2)平衡調(diào)幅波的極性由調(diào)

21、制信號(hào)和載波的極性共同決定，如兩者之一反相，平衡調(diào)幅波的極性反相；色差信號(hào)(調(diào)制信號(hào))通過0值點(diǎn)時(shí)，平衡調(diào)幅波極性反相180°。</p><p>　　(3)平衡調(diào)幅波的振幅只與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比，與載波振幅無關(guān)。傳送圖像的色差信號(hào)為零時(shí)，平衡調(diào)幅波的值也為零，這樣可以節(jié)省發(fā)射功率，減少了色度信號(hào)對(duì)亮度信號(hào)的干擾。</p><p>　　(4)平衡調(diào)幅波的包絡(luò)不是調(diào)制信號(hào)波形，不能

22、用普通的包絡(luò)檢波方法解調(diào)，只能采用同步檢波器在原載波的正峰點(diǎn)上對(duì)平衡調(diào)幅波取樣，才能得到原調(diào)制信號(hào)。</p><p>　　為了在同一頻帶內(nèi)傳送兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y，要將兩個(gè)色差信號(hào)進(jìn)行正交平衡調(diào)幅，這就是用兩個(gè)色差信號(hào)R-Y和B-Y分別對(duì)頻率相同、相位相差90°的兩個(gè)色副載波cosωSCt和sinωSCt進(jìn)行平衡調(diào)幅，然后相加成色度信號(hào)。[5]</p><p>　　圖2是正

23、交平衡調(diào)幅器方框圖，由兩個(gè)平衡調(diào)幅器、一個(gè)副載波90°移相器和一個(gè)線性相加器組成。</p><p>　　圖2正交平衡調(diào)幅器方框圖</p><p>　　色度信號(hào)的振幅和相角之中包含了彩色圖像的全部色度信息，振幅Fm取決于色差信號(hào)的幅值，決定了所傳送彩色的飽和度；而相角φ取決于色差信號(hào)的相對(duì)比值，決定了彩色的色調(diào)。也就是說，色度信號(hào)是一個(gè)既調(diào)幅又調(diào)相的波形，其幅值傳送了圖像的色飽和度

24、其相位傳送了圖像的色調(diào)。圖1(b)畫出了色度信號(hào)的矢量圖，圖中對(duì)角線的長度代表色度信號(hào)的幅值，而φ是F的相角。將色度信號(hào)F和亮度信號(hào)Y以及同步、消隱等信號(hào)混合，就得到了彩色全電視信號(hào)。</p><p>　　4 PAL制PAL制編碼原理</p><p><b>　　4.1逐行倒相</b></p><p>　　PAL制基本上采用了NTSC制的各項(xiàng)

25、技術(shù)措施，并增加了一些技術(shù)措施來克服NTSC制中對(duì)相位失真較敏感的缺點(diǎn)。它采用色差信號(hào)R-Y和B-Y來組成色度信號(hào)。這兩個(gè)色差信號(hào)均只占用0～1.3MHz，且幅度按百分比進(jìn)行了一定的壓縮（具體原因后詳），從而形成U信號(hào)和V信號(hào)，即</p><p>　　U=0.493(B-Y)</p><p>　　V=0.877(R-Y)</p><p>　　用壓縮后的U、V信號(hào)去調(diào)

26、制副載波，這樣色度信號(hào)為F=UsinωSCt＋VcosωSCt=FU＋FV在PAL制中，發(fā)送端將已調(diào)紅色差信號(hào)FV=VcosωSCt逐行倒相。例如，傳送前一行時(shí)為VcosωSCt(稱為NTSC行)，而傳送下一行則變?yōu)?VcosωSCt(稱為PAL行)。當(dāng)掃描順序?yàn)榈趎行時(shí)，F(xiàn)V=VcosωSCt，當(dāng)掃描順序?yàn)閚+1行時(shí)，F(xiàn)V=Vcos(ωSC+180°)，即當(dāng)?shù)趎行FV相位為90°，則第n＋1行為270°(

27、或-90°)，第n＋2行的相位又回到90°,如此反復(fù)進(jìn)行。而矢量FU的相位是不隨掃描行序改變的，始終為FU=UsinωSCt。因此，相加后色度信號(hào)F的相位也是逐行改變的，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為</p><p>　　圖3(a)逐行倒相矢量圖；(b)開關(guān)函數(shù)波形圖</p><p>　　Φk(t)稱為開關(guān)函數(shù)，為半行頻方波，幅值為±1，反映了逐行倒相的變化。顯然，對(duì)于任一色

28、度信號(hào)，F(xiàn)n與Fn＋1矢量以水平軸U鏡像對(duì)稱。其矢量圖和Φk(t)波形圖如圖3所示。</p><p>　　4.2 PAL調(diào)制原理</p><p>　　PAL編碼器的任務(wù)是將攝像機(jī)攝取的三個(gè)基色信號(hào)R′、G′、B′編制成彩色全電視信號(hào)。</p><p>　　PAL制編碼器的組成框圖如圖2所示,與NTSC制編碼器相比,只多了一個(gè)PAL開關(guān),它把加于V平衡調(diào)制器的副載波逐

29、行倒相,其開關(guān)電壓由Φk(t)脈沖來控制。</p><p>　　圖4 PAL制編碼調(diào)制原理框圖</p><p>　　編碼器的主要工作過程如下：</p><p>　　(1)將R、G、B三個(gè)基色信號(hào)通過矩陣電路,變換成亮度信號(hào)Y和色差信號(hào)U、V。</p><p>　　(2)U和V信號(hào)通過低通濾波器,只保留1.3MHz以下的低頻信號(hào)。</p&

30、gt;<p>　　(3)把帶寬限制后的U、V信號(hào)送入U(xiǎn)和V平衡調(diào)制器,對(duì)零相位的副載波和±90度相位的副載波進(jìn)行平衡調(diào)幅,分別輸出FU和±FV色度分量。</p><p>　　(4)為了使亮度信號(hào)對(duì)色度信號(hào)的干擾在電視上看不出來,所以,在亮度通道中設(shè)有一個(gè)中心頻率為色副載波頻率的陷波器。由于色差信號(hào)通過低通濾波器后,一定會(huì)引起附加延時(shí),為了使亮度信號(hào)和色度信號(hào)在時(shí)間上一致,須將亮度

31、信號(hào)加以適當(dāng)延時(shí),延時(shí)量約為0.6μs。</p><p>　　(5)將FU、±FV兩個(gè)色度分量與亮度信號(hào)Y在線性相加器中疊加,其輸出便是彩色全電視信號(hào)。[6]</p><p>　　4.3 PAL制頻譜間置原理</p><p>　　圖5（a）半行頻間置的頻譜；(b)1/4行頻間置的頻譜</p><p>　　在PAL制中，由于V信號(hào)逐行

32、倒相，使其頻譜分布發(fā)生了變化，與不倒相的U信號(hào)相比有了差別，使U信號(hào)的頻譜與V信號(hào)的頻譜相互錯(cuò)開fH/2。如果仍像NTSC制一樣，副載頻仍選擇為半行頻的奇數(shù)倍，雖能使Y信號(hào)與U信號(hào)頻譜相互錯(cuò)開fH/2，但卻使得Y信號(hào)和V信號(hào)的頻譜相互重合，導(dǎo)致兼容性差，如圖3所示。為了直觀,將V與Y重疊處用虛線表示。</p><p>　　為了使Y信號(hào)、U信號(hào)和V信號(hào)的頻譜彼此都能錯(cuò)開，而且相互干擾最小，最好的辦法是將Y信號(hào)譜線

33、插到U信號(hào)和V信號(hào)譜線的中間位置，如圖3(b)所示。為此，PAL制采用1/4行頻間置，其副載波頻率為</p><p>　　實(shí)際上，為了減小副載波對(duì)亮度信號(hào)的干擾，改善兼容性，PAL制副載頻還附加了25Hz，稱為半場(chǎng)頻間置，即選擇f′SC=283.75fH＋25Hz=4.43361875MHz這是由于在采用了1/4行頻間置后，PAL制比NTSC制半行頻間置的副載波干擾嚴(yán)重，為此，PAL制對(duì)副載波又提出了場(chǎng)間交錯(cuò)的

34、方法以減小副載波干擾的方法。所謂場(chǎng)間交錯(cuò)，就是讓副載波逐場(chǎng)倒相，使相鄰兩場(chǎng)的干擾方向相反，從而使相鄰兩場(chǎng)干擾互相抵消。但這種方法要求接收機(jī)增加副載波倒相電路，從而造成接收機(jī)電路更復(fù)雜，因此，一般不采用副載波逐場(chǎng)倒相方式。目前均采用增加25Hz偏置的簡(jiǎn)單方法來實(shí)現(xiàn)場(chǎng)間交錯(cuò)的效果，即讓副載頻增加25Hz，以便自動(dòng)實(shí)現(xiàn)副載波的逐場(chǎng)倒相。由此可見，PAL制對(duì)副載波頻率的精度要求是非常高的，允許誤差一般僅為±1～±5Hz。[7

35、]</p><p><b>　　5 PAL解碼原理</b></p><p>　　解碼是編碼的逆過程,它把彩色全電視信號(hào)還原成三基色信號(hào)。PAL解碼器有各種類型,我們以目前廣泛應(yīng)用的PALD又稱為延時(shí)線型PAL解碼器為例,說明其工作原理。</p><p>　　圖6 解碼器原理框圖</p><p><b>　　主要

36、工作過程如下：</b></p><p>　　(1)首先通過頻率分離,把彩色全電視信號(hào)分離為亮度信號(hào)和色度信號(hào)。用一個(gè)陷波器,其陷波頻率為色副載頻,從彩色全電視信號(hào)中濾去色度信號(hào),得到亮度信號(hào)。用一個(gè)帶通濾波器,其通頻帶的中心頻率也為色副載波,并具有色度信號(hào)占有的帶寬,從彩色全電視信號(hào)中選出色度信號(hào)。</p><p>　　(2)色度信號(hào)經(jīng)延時(shí)解調(diào)器,也稱梳狀濾波器分離出兩個(gè)色度分

37、量FU和±FV,其工作原理將在下節(jié)詳細(xì)介紹。</p><p>　　(3)為了從色度分量FU和±FV中解調(diào)出兩個(gè)色差信號(hào),要各用一個(gè)同步解調(diào)器,同步解調(diào)原理前已敘述,不過,這里要注意的是紅色差信號(hào)同步解調(diào)器輸入信號(hào)是逐行倒相的,無論是PAL行還是NTSC行,解調(diào)器輸出均為正極性紅色差信號(hào)(R-Y),因此該同步解調(diào)器的插入副載波的倒相次序應(yīng)與輸入的±FV分量一一對(duì)應(yīng),否則,將會(huì)產(chǎn)生很大的

38、色調(diào)失真。</p><p>　　(4)將亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)(R-Y)、(B-Y)送入矩陣電路,還原成三個(gè)基色信號(hào)R、G、B,送至彩色顯像管。</p><p>　　5.1亮度信號(hào)和色度信號(hào)的分離</p><p>　　中、小屏幕彩色電視機(jī)用頻帶分離法把彩色全電視信號(hào)分離為亮度信號(hào)和色度信號(hào)。彩色全電視信號(hào)經(jīng)4.43MHz陷波器濾去色度信號(hào),得到亮度信號(hào)；彩色全電視

39、信號(hào)用一個(gè)中心頻率為4.43MHz,帶寬為2.6MHz的帶通濾波器選出色度信號(hào)。如圖5所示，圖中每種信號(hào)都用兩種形式表示，上面是波形，下面是其頻譜。頻帶分離法簡(jiǎn)單、成本低,但亮度和色度分離不干凈，圖像質(zhì)量易受影響；大屏幕彩色電視機(jī)改用頻譜分離法,用梳狀濾波器實(shí)現(xiàn)亮度和色度的分離。</p><p>　　圖7亮度信號(hào)與色度信號(hào)的分離</p><p>　　5.2色同步信號(hào)和色度信號(hào)的分離<

40、/p><p>　　可以用時(shí)間分離法分開色同步信號(hào)和色度信號(hào)。行同步脈沖前沿延遲5.6μs產(chǎn)生寬度為2.26μs的門控脈沖，在時(shí)間上正好對(duì)齊色同步信號(hào)；用兩個(gè)門電路在門控脈沖控制下交替導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)時(shí)間分離,如圖8所示。門控脈沖無效時(shí)，色同步消隱門導(dǎo)通,得到色度信號(hào)。門控脈沖有效時(shí)，色同步消隱門關(guān)斷，以阻止色同步信號(hào)竄入色度信號(hào)；色同步選通門導(dǎo)通，選出色同步信號(hào)。</p><p>　　圖8色同步信號(hào)

41、與色度信號(hào)的分離</p><p>　　5.3色度信號(hào)的兩個(gè)分量FU、FV的分離</p><p>　　色度信號(hào)的兩個(gè)分量FU、FV是用頻譜分離法分離的。由于FV的逐行倒相，主譜線和FU的主譜線正好錯(cuò)開半個(gè)行頻，因此可以用梳狀濾波器進(jìn)行頻率分離。</p><p>　　圖9 FU與FV的分離</p><p>　　梳狀濾波器由一行延遲線、加法器和減法

42、器組成，如圖3-24所示。當(dāng)色度信號(hào)加到梳狀濾波器的輸入端后，信號(hào)分成兩路：一路直接送到加法器和減法器，稱為直通信號(hào)；另一路通過延時(shí)線延遲63.943μs后送到加法器和減法器，稱為延時(shí)信號(hào)，延時(shí)信號(hào)比直通信號(hào)延遲283.5個(gè)副載波周期，相位滯后180°。當(dāng)直通信號(hào)為NTSC行時(shí)是FU+FV，延時(shí)信號(hào)為PAL行，是-（FU-FV），負(fù)號(hào)是因相位滯后180°而加上的，加法器輸出為2FV，減法器輸出為2FU。當(dāng)直通信號(hào)為P

43、AL行時(shí)，是FU-FV，延時(shí)信號(hào)為NTSC行，是-（FU+FV ），加法器輸出為-2FV，減法器輸出為2FU。所以色度信號(hào)一行一行地送到梳狀濾波器的輸入端，從加法器輸出逐行倒相的FV分量，從減法器輸出FU分量。可以證明加法器和減法器的輸出幅頻特性具有正弦全波整流的波形，在某些頻率上信號(hào)全通過，在某些頻率上信號(hào)被阻止，通過和被阻止的頻率以半行頻之差在頻率軸上以梳齒狀交錯(cuò)，如圖7所示。這與PAL制色度信號(hào)FU、FV分量的頻譜相同，所以梳狀濾

44、波器能有效地將FU、FV信號(hào)分離。</p><p>　　5.4 同步檢波將FU、FV分量解調(diào)為U、V信號(hào)</p><p>　　FU、FV分量是平衡調(diào)幅波，不能用一般幅度檢波器解調(diào)，只有在原載波的正峰點(diǎn)上對(duì)調(diào)幅波取樣，再用平滑曲線連接各取樣點(diǎn)才能得到原調(diào)制信號(hào)。由于發(fā)送端已將副載波抑制，接收機(jī)中要利用色同步信號(hào)恢復(fù)副載波，當(dāng)恢復(fù)副載波與發(fā)送端副載波同頻同相時(shí)，檢波輸出最大，稱為同步檢波。如圖

45、8同步檢波原理框圖，圖9同步檢波示意圖。</p><p>　　圖8同步檢波原理框圖</p><p><b>　　圖9同步檢波示意圖</b></p><p>　　5.5解碼矩陣將Y、U、V信號(hào)還原為三基色信號(hào)</p><p>　　解碼矩陣首先將U和V信號(hào)去壓縮，恢復(fù)為原色差信號(hào)R-Y和B-Y，然后將R-Y和B-Y組合得到G

46、-Y，最后將三個(gè)色差信號(hào)R-Y、B-Y、G-Y和亮度信號(hào)Y還原為三基色信號(hào)R、G、B。解碼矩陣的輸入、輸出波形如圖10所示。</p><p>　　圖10解碼矩陣的輸入、輸出波形</p><p>　　5梳狀濾波器解碼原理</p><p>　　PAL制克服因相位失真引起色調(diào)畸變的實(shí)質(zhì)是用逐行倒相的方法使相鄰兩行色度信號(hào)的相位失真方向相反，解調(diào)中再將它們合成，從而得到相位

47、不失真的色度矢量，消除了相位失真帶來的色調(diào)失真，相位失真僅引起了飽和度下降，但色調(diào)末變。</p><p>　　相鄰兩行色度信號(hào)合成的方法一般有兩種：一種簡(jiǎn)單的方法是利用人眼分辨力有限和視覺暫留特性，使屏幕上相鄰兩行的相位失真相互補(bǔ)償，得到一種中間的無色調(diào)畸變的顏色。這種簡(jiǎn)單的PAL制解調(diào)方法稱為PALS，在相位失真不大時(shí)，實(shí)現(xiàn)這一方法的電路簡(jiǎn)單，效果較好。但在相位失真較大時(shí)、圖像會(huì)出現(xiàn)明暗相間并緩慢向上移動(dòng)的水平

48、條紋。這是由于行順序效應(yīng)引起的，此現(xiàn)象亦稱為“爬行”或“百葉窗效應(yīng)”(由于此現(xiàn)象很像百葉窗而得名)，它會(huì)影響收看效果。另一種合成方法是延遲解調(diào)，用延遲線把前一行色度信號(hào)延遲大約一行的時(shí)間(約64μs)，然后在合成電路中與本行色度信號(hào)合成，從而得到合成的色度信號(hào)。這種解碼用到延遲線，故稱延遲解碼。</p><p>　　如圖11梳狀濾波器原理框圖</p><p>　　圖11梳狀濾波器原理框圖&

49、lt;/p><p>　　在PALD解碼器中,我們已經(jīng)提到過梳狀濾波器,它是解碼器中的核心部分,主要功用是利用電視信號(hào)的行間相關(guān)性,從色度信號(hào)中分離出紅、藍(lán)兩色度分量。</p><p>　　梳狀濾波器的原理框圖如圖11所示。由于利用超聲玻璃延時(shí)線,來實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)兩色度分量的分離,因此,稱作延時(shí)解調(diào)器。又由于延時(shí)解調(diào)器的幅頻特性是梳狀的,故又稱作梳狀濾波器,其解調(diào)分離原理敘述如下:</p>

50、;<p>　　設(shè)第n行的色度信號(hào)為</p><p>　　Fn=U sinωSCt+V cosωSCt</p><p>　　上一行的色度信號(hào)應(yīng)為</p><p>　　Fn-1=UsinωSCt-VcosωSCt</p><p>　　這樣,Fn-1信號(hào)經(jīng)過延時(shí)線延時(shí)63.943μs(約為4μs)再反相后,則</p>

51、<p>　　-Fn-1=-UsinωSCt+VcosωSCt</p><p><b>　　經(jīng)相減或相加可得</b></p><p>　　Fn-(-Fn-1)=2UsinωSCt=2FU</p><p>　　Fn+(-Fn-1)=2VcosωSCt=2FV</p><p><b>　　同理:</

52、b></p><p>　　Fn+1-(-Fn)=2UsinωSCt=2FU</p><p>　　Fn-1+(-Fn)=-2VcosωSCt=-2FV</p><p>　　可見,從減法器和加法器分別輸出色度分量FU和逐行倒相的色度分量±FV,且幅度都增加一倍。</p><p>　　如圖12梳狀濾波器實(shí)用電路</p>

53、<p>　　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(gè)實(shí)際的梳狀濾波器電路如圖12所示。其中V1為延時(shí)激勵(lì)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(hào)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(diǎn)加至裂相變壓器T1上端，取自Rw的直通信號(hào)經(jīng)C2耦合加至T1中點(diǎn)，這樣可在輸出端分別得到相加和相減輸出。</p>&

54、lt;p>　　梳狀濾波器的幅頻特性</p><p>　　梳狀濾波器即延時(shí)解調(diào)器的幅頻特性是指相加器或相減器的輸出與其輸入的比值，分別用k+(w)、k-(w)表示。為討論方便，假設(shè)輸入信號(hào)為單一頻率的正弦信號(hào)，且令其幅值為1，并用指數(shù)形式表現(xiàn)為，用它作為直通信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過延時(shí)線后。</p><p>　　它們的幅頻特性如圖13所示。圖中還畫出了PAL制全電視信號(hào)頻譜圖，由圖可知：&l

55、t;/p><p>　　圖13梳狀濾波器幅頻特性</p><p>　　(1)相加器和相減器都具有一種特殊的選頻特性，它們的幅頻特性的最大值與最小值以半個(gè)行頻之差在頻率軸上交錯(cuò)排列，而PAL制色度信號(hào)頻譜的兩個(gè)分量正好是半行頻交錯(cuò)，所以，當(dāng)頻率為fH的整數(shù)倍時(shí)，梳妝濾波器能將這兩種色度分量徹底分離。</p><p>　　(2)當(dāng)τ=τH時(shí)，相加器和相減器幅頻特性的零點(diǎn)間隔為

56、fH，同時(shí)，相減器零點(diǎn)處在行頻的整數(shù)倍nfH上，恰好與亮度信號(hào)主頻譜重合。</p><p>　　PAL制解碼器框圖彩色全電視信號(hào)送入解碼器后，一路送至亮度通道，將色度信號(hào)濾除掉，讓亮度信號(hào)通過延時(shí)放大后送入解碼矩陣電路。另一路送入色度通道，利用色帶通選出色度信號(hào)分成兩路，一路進(jìn)入色同步選通放大器，選出三同步信號(hào)送入鑒相器及識(shí)別檢波電路；另一路輸出送至延時(shí)分離電路，把兩個(gè)色度分量分離處理，分別送入U(xiǎn)、V同步檢波器。

57、</p><p>　　在鑒相器中，色同步信號(hào)與色負(fù)載波壓控振蕩器送來的色負(fù)載波信號(hào)進(jìn)行比較，鑒相器輸出一個(gè)與兩信號(hào)相位差成正比的控制電壓，經(jīng)過低通濾波器后變成直流控制電壓去控制色負(fù)載波壓控振蕩器的頻率和相位，使它與發(fā)送端同步。一路0度的色負(fù)載波進(jìn)入U(xiǎn)同步檢波器，對(duì)Fu分量進(jìn)行解調(diào)；另一路先經(jīng)過90度的移相，再經(jīng)過PAL識(shí)別與倒相開關(guān)電路逐行倒相后，得到正負(fù)90度的色負(fù)載波送入V同步檢波器對(duì)Fv分量進(jìn)行解調(diào)。<

58、;/p><p>　　U、V同步檢波器輸出的色差信號(hào)經(jīng)放大器放大和去壓縮后恢復(fù)了色差信號(hào)，送入解碼矩陣電路。與亮度信號(hào)一起在解碼矩陣電路變換為三基色信號(hào)完成解碼。[8]</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)把PAL制彩色電視的編碼器與解碼器的編碼原理、解碼原理以及梳狀濾波器的解碼原理進(jìn)行了詳細(xì)的說明，再附上一些相關(guān)

59、的圖片及對(duì)圖片的說明。同時(shí)把彩色電視機(jī)的幾種制式的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。重點(diǎn)介紹了PAL制式的編碼及解碼的原理。</p><p>　　通過幾天的努力最終把課程設(shè)計(jì)做完了，查了一些資料?？戳艘幌抡n本，把相關(guān)的東西一并收集了一下，最后把這些東西整合到了一塊。先是把內(nèi)容做一下，然后就是改一些格式。雖然感覺很麻煩但是從中的確是學(xué)會(huì)了一定的東西，包括知識(shí)上、跟同學(xué)之間的交流，請(qǐng)教。這為畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)做了很好的準(zhǔn)備。很感謝學(xué)

60、校和老師給我們安排了這次課程設(shè)計(jì)，老師的指導(dǎo)中的一句半句啟發(fā)了我，就出現(xiàn)的讓人欣喜的結(jié)果；理論知識(shí)同樣很重要，有些問題都是由于基礎(chǔ)知識(shí)掌握不好才出現(xiàn)的。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此，我特別要感謝我的論文指導(dǎo)老師**。*老師她學(xué)識(shí)淵博，專業(yè)精通，誨人不倦，與同學(xué)們保持著良好的溝通并經(jīng)常給予科學(xué)的指導(dǎo)和熱心的勉勵(lì)。就本設(shè)計(jì)而言，

61、從提綱、草擬、修改到最后定稿，*老師都給予了一而再、再而三的精心批閱，每個(gè)環(huán)節(jié)都凝結(jié)老師努力的付出和辛勞的汗水。我還要感謝給予我很多關(guān)心和幫助的同學(xué)們，沒有他們的幫助我不可能順利完成。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李海霞，電視機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].黃河科技學(xué)院.2008.</p><p>　　[2]

62、姜秀華.現(xiàn)代電視機(jī)原理[M].高等教育出版社，2008.</p><p>　　[3]裴昌幸.電視機(jī)原理與現(xiàn)代電視系統(tǒng)[M].西安.西安電子科技大學(xué)出版社.1997.</p><p>　　[4]何希才.新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與維修[M].北京，國防工業(yè)出版社.</p><p>　　[5] 張永輝,電視機(jī)原理[M].北京：北京廣播學(xué)院出版社，1992.</p>