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1、第二章广播电视发送与接收系统广播电视系统利用空间无线电波传播电视信号。为传送全电视信号（视频信号）和伴音信号（音频 信号），需将二者分别调制在比其自身频率高得多的载波上。图像信号采用调幅方式，形成射频图像信号; 伴音信号采用调频方式，形成射频伴音信号。这两种射频信号合成全射频电视信号。全射频电视信号是 通过发射天线以高频电磁能量的形式辐射出去的。第一节电视信号的调制一、彩色全电视信号的调制由于彩色全电视信号的带宽达6MHz，调制以后已调波的带宽将更宽。因此，对图像信号的调制方 式的选择主要是考虑到带宽。窄带的调制方式只能是调幅方式。单边带的调幅方式虽然带宽最窄，但是 它需要在普通调幅的基础上完
2、全滤除一个边带，而由于彩色电视信号是包括直流在内的6MHz频带，不 可能完全滤除一个边带。因此，在电视技术中，首先将FBAS信号对图像载频进行普通调幅，然后将其 下边带滤除一部分，保留一部分，而对上边带则完全保留，从而形成所谓的残留边带调幅的调制方式。 其频谱分布如图2-1所示。图2-1残留边带频谱图2-1中，fp为图像载频。上边频fpfp+6MHz是完整的，而下边频在fpfp-0.75MHz频率范围保留， 在fp-0.75MHzfp-1.25MHz范围线性衰减。所以，在fp0.75MHz的频率范围具有完整的上、下边频，即 具有双边带能量。在fp-0.75MHzfp-1.25MHz范围上边频完
3、整保留（即残留边带），下边频线性衰减。而 在fp+1.25MHzfp+6MHz范围即为单边频部分，即这一部分只有一个边频的能量。这种残留边带的谱线 分布会导致接收机解调时双边频部分对应的电视信号的频率范围的幅度比单边频部分所对应的电视信号 的频率范围的幅度大一倍。如图2-2所示。从而导致频率失真。对于此问题的解决，电视技术中一般并不是对解调以后的视频电视信号进行频率补偿，而是通过中 频滤波器的频率特性对中频电视信号的双边频部分的能量和衰减一半，这样，解调出来的电视信号就不 会产生频率失真了。因为在电视接收机中，实际上是对中频电视信号进行视频检波的，所以通过中频滤 波器对中频电视信号的双边频能量
4、和进行衰减。解调器输即的視頻电視信号的烦谱图2-2电视接收机一般都是超外差的电路程式，如图2-3所示。图2-3超外差式电视接收机方框混频器将射频电视信号转换为中频电视信号。它实现本振频率与射频电视信号频率的差频，故中频 电视信号的频率范围是通过本振频率减去射频电视信号的频率来得出的，所以中频电视信号的频谱相对 于射频电视信号的频谱发生了上下边带的倒置。如图2-4所示。八幅度射频电视信号和中频电视信号的就诺-6:丽也頁-055 fv+6iI按收机中中倾淀液器的幅额特性&-1.25 fii +U.75图2-4图像载波频谱的变化图2-4中fIF为接收机的中频频率，fL为本振频率，fp为图像载频。显然
5、，在fIF 0.75MHz的频率范 围内是双边频谱线，而在fIF-1.25MHzfIF-6MHz的频率范围内则是单边频谱线。图2-4中的下图则是接 收机所应具有的中频滤波器的理想的幅频特性。它在fIF 0.75MHz的频率范围内是一条斜线，正好对应 着中频电视信号的双边频部分。可见，如果某个下边频谱线被衰减k倍(kvl),则上边频将被衰减(1-k)倍， 这时双边频的能量和将与单边频一致。故图2-4的下图所示的中频滤波器的幅频特性是为克服残留边带 调幅波的解调将出现的频率失真所应具有的频率特性。在电视接收机中，因为考虑到其它因素对中频滤 波器的幅频特性还有其它要求，故实际的频率特性曲线与之有所不
6、同。同时，还应指出，对于中频滤波 器的相频特性，要求在通带范围内(fIF-6MHzfIF+1.25MH )要具有线性的相频特性，否则不同的频率分量 在通过中频滤波器后将会得到不同的延时，导致波形的相位失真。这种波形的相位失真会被人眼所察觉。残留边带调幅波与普通调幅波的波形并不相同，但很类似。两者只是包络线的形状略有不同。故如 果接收端采用非同步解调(例如二极管包络检波)会导致一定的失真。这种失真表现为一种不严重的亮 度失真，一般人们可以接受。现代电视技术中一般采用同步解调，最典型的就是乘法检波器。乘法检波 器不仅可以对双边带、而且可以对单边带进行无失真的解调，故可对残留边带调幅形式的中频电视信
7、号 进行无失真的解调。但同步检波器需要在接收端再生出中频载波。中频载波的再生是通过对中频电视信 号的选频放大和限幅来完成的。选频放大是为了从中频电视信号中取得中频载波分量，而限幅则是为了 将其幅度削平。其方框图如图2-5所示。载波提咫电路图2-5视频信号的解调之所以能够从中频电视信号中提取中频载波，是因为残留边带调幅形式的中频电视信号的频谱中, 始终都存在着中频载频的谱线，并且中频载频的谱线幅度与图像内容无关。二、伴音信号的调制1、标准伴音信号的调制按我国电视标准，音频伴音信号的最高频率取15kHz。对于音频而言，这个频率范围已经是取得比 较宽了。但是，相对于视频信号来说，音频信号的带宽比视频
8、信号的带宽要窄得多。故在伴音信号的调 制方式的选择上，主要不是考虑带宽，而是信号传输质量。从而，伴音信号的调制方式选择调频方式。射频伴音信号的参数如下：音频伴音信号的最高频率Fmax 伴音载频fs 最大频偏Af max 射频伴音信号带宽B15kHzfp+6.5MHz曾图像载频)50kHzB = 2(Af +F ) = 130kHz max max7射频伴音信号与射频图像信号叠加形成射频电视信号。由于两者在频谱上是分开的，故接收机可以 通过滤波器将两者分离开。射频电视信号的频谱分布如图2-6所示。-0.75 IpfS单位：MHz图2-6射频电视信号频谱在伴音载频的两边，留有0.25MHz的边带宽
9、度。整个射频电视信号的频带宽度为8MHz，这也就是 一个电视频道的宽度。由于射频伴音信号采用的是调频方式，调制增益比图像信号的调制增益要大。即 在同等发射功率下，接收机解调器输出端的伴音信号的信噪比要比图像信号的信噪比过剩了许多，因此, 在射频电视信号中，伴音信号的平均功率只取图像信号的峰值功率的十分之一左右，即要低12分贝。另外，在调频系统中，解调器输出端的噪声功率密度与频率的平方成比例。这会导致音频信号的频 率高端的信噪比的恶化。故一般要在发送端对音频信号进行高频提升，这称为预加重。而在接收端则进 行音频信号的高频衰减，称为去加重。电视伴音的高频预加重和去加重网络的转折频率大约为3.2kH
10、z。2、“丽音”技术实际上，根据射频伴音信号的调制参数可以知道，射频伴音信号的带宽仅为130kHz，即它只占据着 fs75kHz的频率范围。但从图2-6中可以看到，射频伴音信号的频率范围给定为fs250kHz。并且射频伴 音信号与射频图像信号的频谱之间还有一小段空隙。故可以在这个频率范围设置一个伴音付载波，用来 传送附加伴音，以传送多路伴音信号，实现电视的双伴音/立体声广播。如果附加伴音作为一个声道的立 体声信号，则可与主伴音一起构成一个立体声伴音系统；如果附加伴音为立体声信号，则与主伴音一起 可以构成一个多声道伴音系统；如果附加伴音不同于主伴音的语言（例如主伴音为汉语，附加伴音为英 语），则
11、可实现双伴音功能。由于各国彩色电视制式不同，实现双伴音/立体声技术不同，故国际上尚无 统一的制式标准。我国原广播电视部1997年12月发布了 GY/T1291997PAL/D电视广播加双声道数字声技术规范， 并于1998年5月开始实施。目前，国内已有多家电视台通过丽音系统播送立体声和双语节目。电视数字伴音广播采用的是“准瞬时压扩音频复用” （Near Instantaneousely Companded Audio Multiplex）技术，缩写为NICAM，汉语音译为“丽音”技术。其数据传输率为728kbps。NICAM是由 英国BBC广播公司开发研制成功的，用于地面广播，也可用于卫星电视广
12、播。它具有模拟电视声音无可 比拟的优点。因此，它的研制成功很快得到了广泛应用。在西欧、北欧、东南亚和香港的一些国家和地 区相继开展了 NICAM广播业务。我国的一些电视台已经开始或正在积极准备进行PAL/D制的NICAM 数字声广播。其原理方框图如图2-7所示。肘忖圈像佔号图2-7丽音原理框图由L和R左右两个声道（也可以是两路完全独立的音频信号）输入，首先经过预加重网络处理，然 后两路信号又各自经过15kHz低通滤波器（图中没有画出），将两路信号送入A/D变换器。在变换过程 中，以32kHz的频率进行取样，产生14bit的声音取样二进制数据。这些数据再送到压缩器把数据压缩到 10bit，然后再
13、加1bit的奇偶校验位，共11bit。为防止干扰和提高系统的稳定性，减少出现多位误码时对 所传数据造成的影响，对数据信号进行“位元交错”处理，即把原来的数据码序打乱，再按一定的规则 重新排列。经过交织，即使在传输中产生若干位的连续差错，在解码器中经交织处理恢复原来的码元顺 序，这些误码将被分散到不同的取样值中去，从而使一个样值出现多个错误的概率大为下降，提高了信 号的抗误码能力。为降低数字信号调制载波的能量对主伴音信号和图像信号的干扰，对交织后的数据流 还要进行扰码处理，向已交错的数据加入伪随机二进制的数据流。因为当数字信号出现长时间的连0” 或连“1”时，附加伴音的已调波的能量将加大，扰码处
14、理就是为了限制数字信号出现长时间的连“0” 或连“1”，从而可降低其载波能量对主伴音和图像信号的干扰。扰码处理是由混杂器来完成的。为了限 制附加伴音的数字信号的频谱，还要对扰码处理后的数字信号进行频谱成型处理，使其谐波被限制在某 一范围之内。频谱成型滤波器呈现一种钟形状态。至此，完成了脉冲数字编码过程，再就是调制。为节省频带，采用差分正交移相键控DQPSK。完成 正交调制后的信号，与射频主伴音信号和射频图像信号合成为一路射频电视信号。对于“丽音”广播，需要接收机中具有相应的解码器才能接收。接收机中的处理与之完全相反，如 图2-8所示。其解释此处不再赘述。图2 -丽音解码框图三、全射频电视信号频
15、谱全射频电视信号包括已调高频图像信号和已调高频伴音信号，两者在频谱上相互错开以免干扰，高 频图像信号采用残留边带传送方式，其带宽为7.25MHz,高频伴音信号采用调频方式传送，伴音载频fs 比图像载频fp高6.5MHz,带宽为0.5MHz,色度信号副载波fsc比图像载频高4.43MHz,带宽为2.6MHz, 其频谱与亮度信号频谱相互错开。我国电视标准规定，每个电视频道的带宽为8MHz。全射频电视信号 的频谱职图2-9所示。/亮度/ ；色度伴音Ct -Hie)f/MHz图2-9彩色电视全射频电视信号频谱四、电视发送系统的组成电视发射机的组成框图如图2-10所示。它由图像发射机和伴音发射机组成，称为双通道电视发射机。 其特点是： 图像信号在38MHz调幅，然后通过混频把载频提高至发射频道的频率上。伴音亦采用同样措施， 先对6.5MHz调频，然后混频成31.5MHz，再混频至发射频率上。这样做的好处是发射机工作在任何一 个频道，其前端电路都是相同的，便于工生产；另外，中频调制器的工作频率较低，一般为毫瓦级，于 传输系统的信号处理与校正比较方便。所有频道都用一个残留边带滤波器，不必采用不同的设计。 采用双工器防止图像与伴音相互串扰，因为两者共用一副天线发射。图2-10电视发射机的组成框图第二节电视频道的划分根据通信原理，射频信号的载波频率必须为调制信号最高频率的510倍。这样，广播电视
