答:彩色電視機(jī)的圖像信號(hào)和伴音信號(hào)一般分為音視頻信號(hào)(即AV信號(hào))和載頻信號(hào)(即經(jīng)調(diào)制過的高頻信號(hào)),音視頻信號(hào)不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,所以必須把它調(diào)制到一個(gè)較高頻率的載波信號(hào)上才能通過遠(yuǎn)距離傳輸線或發(fā)射天線進(jìn)行傳輸。
音視頻信號(hào)不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)脑蚩梢赃@樣解釋:當(dāng)傳輸距離很長時(shí),傳輸線的長度與信號(hào)的波長已經(jīng)可比擬,此時(shí)傳輸線上每一點(diǎn)的電壓或電流值都不相同。當(dāng)輸入端的電壓為最大值時(shí),傳輸線最遠(yuǎn)端的電壓并不一定就是最大值,還很可能是最小值或者負(fù)最大值。如:當(dāng)輸入端的電壓為最大值時(shí),在傳輸線正好等于半個(gè)波長處,其電壓正好是負(fù)最大值。因?yàn)檩斎攵俗畲笾惦妷哼€沒有傳輸?shù)剑枰劝雮€(gè)周期的時(shí)間才能到達(dá),而目前檢測到的電壓正好是前半個(gè)周期時(shí)間輸入的負(fù)最大值電壓。并且這種情況正好是傳輸線已經(jīng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí),才會(huì)出現(xiàn),即相當(dāng)于傳輸線已經(jīng)進(jìn)入充放電狀態(tài)。
當(dāng)輸入端的電壓為最大值時(shí),如果傳輸線還沒有被充電,即傳輸線在這之前還沒有輸入過任何電壓,則傳輸線上其它所有地方的電壓均為零,信號(hào)需經(jīng)過一段時(shí)間后才能傳輸?shù)?,傳輸線越長,等待信號(hào)到達(dá)的時(shí)間就越長。因此,傳輸線上連接的各種阻抗或負(fù)載也不能簡單地看成是并聯(lián),因?yàn)槊刻幍呢?fù)載對(duì)于輸入信號(hào)來說,都不是同一時(shí)間接入的。因此對(duì)傳輸線阻抗的計(jì)算非常復(fù)雜,并且只有在信號(hào)穩(wěn)定的情況下才好計(jì)算。
當(dāng)向傳輸線輸入信號(hào)時(shí),之前輸入傳輸線的信號(hào)也會(huì)與當(dāng)前輸入的信號(hào)產(chǎn)生疊加,因?yàn)樵趥鬏斁€遠(yuǎn)處的信號(hào)也在做雙向運(yùn)動(dòng),電流也像流水一樣,哪一端壓力低就往哪一端跑,所以在傳輸線上某一點(diǎn)的電流,總是因?yàn)檩斎攵穗妷簶O性的變化一會(huì)向前跑,一會(huì)又往后跑。因此,信號(hào)在傳輸線上傳輸,是按電容和電感充放電的原理進(jìn)行的,我們可以把傳輸線看成是由很多電感相串聯(lián)和很多電容相并聯(lián)組成,這樣才能把信號(hào)在傳輸線上傳輸所需要的時(shí)間和傳輸線上每一點(diǎn)的相位都不一樣的過程表示出來。由此可見,長距離傳輸線上各點(diǎn)的電壓相位與輸入信號(hào)的相位是不一樣的,并且只有當(dāng)傳輸線上傳輸?shù)男盘?hào)是一組有規(guī)律的信號(hào)(如基波)的時(shí)候,傳輸線上各點(diǎn)的電壓相位才能與輸入信號(hào)相對(duì)保持一致(落后一個(gè)相位)地變化。
高頻信號(hào)在有限長度的傳輸線上傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩,即新舊信號(hào)會(huì)產(chǎn)生迭加,并產(chǎn)生駐波,最特殊的情況就是四分之一波長短路線或開路線產(chǎn)生的駐波。四分之一波長短路線相當(dāng)于開路,可等效成一個(gè)并聯(lián)振蕩電路;四分之一波長開路線相當(dāng)于短路,可等效成一個(gè)串聯(lián)振蕩電路。高頻信號(hào)只有在無限長的傳輸線上傳輸時(shí)或終端負(fù)載正好能把輸入信號(hào)全部吸收時(shí),傳輸線才不會(huì)產(chǎn)生振蕩,即行波,這種情況就稱為匹配。
所謂的駐波,可以比喻成手上抓住一根長繩子在作上下擺動(dòng),而繩子的一端被固定在墻上,結(jié)果從旁邊看過去,可以看到很多個(gè)波峰和很多個(gè)波谷,并且他們的位置是固定不變的,這種現(xiàn)象稱為駐波;如果把繩子的另一端解開,任由它自由活動(dòng),你看到的又是另一番景象,手?jǐn)[動(dòng)繩子的時(shí)候,繩子產(chǎn)生的波峰會(huì)像波浪一樣移動(dòng),這個(gè)現(xiàn)象稱為行波。
音視頻信號(hào)在傳輸線中很難進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸,因?yàn)椋粢曨l信號(hào)不是一組有規(guī)律的信號(hào),在傳輸線中無波長可言,雖然音視頻信號(hào)在傳輸線中也會(huì)產(chǎn)生幅度迭加,但不會(huì)產(chǎn)生迭加振蕩,并且這種幅度迭加會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的相位和幅度失真。
另外,音視頻信號(hào)一般都不是高低電平對(duì)稱分布在時(shí)間軸上,因此它的平均值就不一定為零,直流平均電平也不是一個(gè)固定值,這種信號(hào)在傳輸線中進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)除了衰減以外,產(chǎn)生相位和幅度失真更嚴(yán)重,并且直流電平會(huì)對(duì)傳輸線產(chǎn)生電解作用(與空氣),使接頭接觸不良。
所以,音視頻信號(hào)必須通過高頻調(diào)制,使之成為平均值等于零的高頻交流信號(hào)后才能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。音視頻信號(hào)經(jīng)過高頻調(diào)制以后,信號(hào)的相對(duì)帶寬非常小,基本上還可以把調(diào)制后的載波看作單一頻率信號(hào),因此它在傳輸線中傳輸幅度和相位失真很小,傳輸線相當(dāng)于只對(duì)它產(chǎn)生延時(shí)和衰減作用。另外,載波的頻率選得越高,傳輸信號(hào)的頻道數(shù)就越多。載波信號(hào)在傳輸線中傳播的速度與傳輸線的分布參數(shù)有關(guān),一般為20萬公里左右,是光波的三分之二。
音視頻信號(hào)也不能通過天線進(jìn)行無線電傳輸,一般的天線都是半波振子天線(即天線的長度正好為半個(gè)波長),半波振子天線與四分之一波長開路線的特性基本相似,相當(dāng)于串聯(lián)諧振。但天線與四分之一波長開路線不同的地方,是天線為開放式的,四分之一波長開路線是集中式的。
當(dāng)天線被充滿電的時(shí)候(一種極端情況,對(duì)某一時(shí)刻⊿t進(jìn)行分析),可看成是一個(gè)把極板張開的電容器,半波振子就相當(dāng)于電容器的兩塊極板,極板上分布的電荷會(huì)產(chǎn)生靜電場,靜電場會(huì)對(duì)遠(yuǎn)方的接收天線產(chǎn)生感應(yīng),使接收天線也帶電;當(dāng)天線被充電的時(shí)候,電流流過天線,此時(shí)天線又相當(dāng)于一根導(dǎo)線,在導(dǎo)線的周圍會(huì)產(chǎn)生磁場,此磁場也會(huì)對(duì)遠(yuǎn)方的接收天線產(chǎn)生感應(yīng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,這個(gè)可以把兩根天線看成是變壓器的初級(jí)和次級(jí)來理解就會(huì)很清楚。
天線就像是電感電容組成的串并聯(lián)諧振電路一樣工作的,它只對(duì)某個(gè)頻率的信號(hào)產(chǎn)生諧振,音視頻信號(hào)不是一個(gè)單一頻率信號(hào),所以它不會(huì)在天線回路中產(chǎn)生諧振,因此它不能通過無線電方式傳輸。載波在空氣中的傳播速度小于光速但很接近光速。
目前我國的電視廣播主要使用米波波段(甚高頻VHF)和分米波波段(特高頻UHF),并在開發(fā)厘米波波段(超高頻SHF),微波波段(UK)主要用于衛(wèi)星廣播。目前我國模擬電視信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)是:
1)圖像載頻信號(hào)采用殘留邊帶傳輸,殘留邊帶標(biāo)稱帶寬0.75MHz。
2)各頻道的本機(jī)振蕩頻率始終比圖像載頻高38 MHz,比伴音載頻高31.5 MHz。
3)頻道帶寬的下限始終比圖像載頻低1.25 MHz,上限則始終比伴音載頻高0.25 MHz。
4)每個(gè)頻道的伴音載頻始終比圖像載頻高6.5MHz。
5)92~124 MHz、566~606 MHz為公共調(diào)頻廣播和無線電波通訊等使用的波段,不安排電視頻道。
6)每個(gè)頻道的中心頻率及所對(duì)應(yīng)的中心波長是估計(jì)天線尺寸和調(diào)試電視機(jī)的參數(shù)。
調(diào)制和解調(diào)是彩色電視機(jī)圖像信號(hào)和伴音信號(hào)傳輸和接收過程,調(diào)制主要是指電視廣播電臺(tái),解調(diào)主要是指彩色電視接收機(jī)。彩色電視接收機(jī)的主要任務(wù)是把天線接收下來的高頻彩色電視信號(hào),通過一系列的放大、變換和解碼過程還原三個(gè)基色圖像信號(hào),最后在彩色顯像管的熒光屏上重現(xiàn)出原來圖像,在揚(yáng)聲器中還原出伴音。
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彩色電視機(jī)天線接收到的射頻電視信號(hào),首先通過VHE/UHF調(diào)諧放大器進(jìn)行射頻放大;然后與本地振蕩一起混頻,將它變換成圖像中頻為38MHz,伴音中頻為31.5MHz的中頻電視信號(hào)(中心頻率約為35MHz),從頻譜結(jié)構(gòu)來看,它相當(dāng)于把輸入信號(hào)載頻往低處搬遷到另一個(gè)較低的固定頻率上,但它還是屬于高頻調(diào)制信號(hào)。中頻信號(hào)通過聲表面濾波器選出經(jīng)中頻放大器進(jìn)行放大,及進(jìn)一步篩選后,再進(jìn)行限幅、同步檢波器檢波,然后輸出0~6MHz的亮度信號(hào),和副載波頻率為4.43MHz的色度信號(hào)(正交調(diào)幅),以及載頻為6.5 MHz的第二伴音中頻信號(hào)(調(diào)頻)。
伴音信號(hào)(6.5MHz)采用調(diào)頻方式,與圖像信號(hào)(0~6MHz)在頻域上是分開的,這樣經(jīng)過6.5MHz的帶通濾波器就可以把伴音信號(hào)取出,然后經(jīng)過伴音中放和鑒頻,就可以還原出伴音信號(hào)(音頻),再經(jīng)過功放和揚(yáng)聲器,最后還原成聲音。同時(shí),為防止伴音信號(hào)干擾圖像,在視頻圖像信號(hào)通道還須用6.5MHz陷波器對(duì)伴音信號(hào)進(jìn)行吸收,剩下的信號(hào)即為亮度信號(hào)和彩色信號(hào)(兩個(gè)正交調(diào)制色差信號(hào)),該信號(hào)又分三路輸出,一路亮度信號(hào)(Y),一路彩色信號(hào)(V、U),一路行場同步信號(hào)。
第一路,輸出至亮度通道。經(jīng)6.5MHz和4.43MHz陷波器對(duì)伴音和彩色副載波信號(hào)進(jìn)行吸收,以消除伴音信號(hào)和色度副載波信號(hào)產(chǎn)生的光點(diǎn)干擾,然后取出亮度信號(hào),但該亮度信號(hào)經(jīng)過多次干擾信號(hào)吸收后高頻分量也有所損失,會(huì)影響清晰度,為此,亮度信號(hào)一般都要經(jīng)過微分電路處理,微分電路也叫勾邊電路。亮度信號(hào)通過微分電路處理后相當(dāng)于高頻成份得到很大的提升,使顯示圖像的輪廓變得更清晰。由于彩色信號(hào)還須繼續(xù)經(jīng)過解調(diào)處理后才能得到色差信號(hào),這個(gè)過程也需要一定的時(shí)間,為使亮度信號(hào)與色差信號(hào)同時(shí)到達(dá)矩陣電路,必須對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行延時(shí)0.6us,然后亮度信號(hào)再與兩個(gè)色差信號(hào)相加或相減,最后才輸出紅R、綠G、藍(lán)B信號(hào)。
第二路,輸出至色度通道。首先通過4.43MHz的帶通放大器放大,去除亮度信號(hào),取出色度信號(hào)及色同步信號(hào);經(jīng)過色同步分離器再進(jìn)一步將色同步信號(hào)與色度信號(hào)分開。分離出的色同步信號(hào),一方面去控制鑒相器,使本機(jī)的副載波發(fā)生電路同步工作,另一方面去控制彩色識(shí)別、消色檢波電路等。分離出的色度信號(hào)經(jīng)色度放大器放大后,送至梳狀濾波器把色度信號(hào)分解為Fu、Fv兩個(gè)分量,同時(shí)還要經(jīng)過逐行倒相進(jìn)行兩行相位誤差“電平均”,消除相位誤差引起的色調(diào)畸變。然后分別送至(R-Y)、(B-Y)同步檢波器,分別解調(diào)出紅色差信號(hào)(R-Y)和藍(lán)色差信號(hào)(B-Y),再將它們送至矩陣電路與亮度信號(hào)相加或相減,最后輸出紅、綠、藍(lán)三基色信號(hào),最后經(jīng)視頻放大分別輸出給彩色顯像管的三個(gè)陰極,調(diào)制三個(gè)電子束的電流大小,就可以重現(xiàn)彩色圖像。
第三路,輸出至掃描同步分離電路。取出行、場復(fù)合同步信號(hào),由微分電路取出同步脈沖信號(hào)送到鑒相器進(jìn)行鑒相,把相位誤差變成電壓誤差信號(hào),由電壓誤差信號(hào)控制壓控振蕩器(也叫鎖相環(huán)振蕩器),迫使行振蕩頻率及相位與輸入信號(hào)同步。另一路(多脈沖)同步信號(hào)經(jīng)過積分器進(jìn)行積分,得出一個(gè)輸出電壓幅度與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比的場同步信號(hào),此場同步信號(hào)再去控制場振蕩器的振蕩相位,使場頻與場同步信號(hào)一致。
- 圖文電視(5927)
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