第1章 电视信号传输与接收的基础知识

1.1 电视节目的采集和传输

1.1.1 电视信号的形成、发射和接收

人们在电视屏幕上看到的节目，都是先由摄像机和话筒将现场景物和声音变成电信号（视频图像信号及伴音信号）送到发射台经调制发射，或是先用录像机将这些声像电信号记录下来进行编辑后送入发射机再发射出去。

为了使声像信号能传送到千家万户，要选择适当的射频载波信号。50 ～1000MHz的射频信号如有足够的功率可以传输数十千米至数百千米，只要天线发射塔足够高就可以覆盖较大的面积（城市及远郊）。将视频图像信号和伴音信号“装载”（调制）到这种射频信号上就可以实现电视信号传输的目的。

电视节目发射前的图像和伴音信号的处理过程如图1-1所示。从图中可见，视频图像信号由摄像机产生，音频伴音信号由话筒产生，分别经处理（调制、放大、合成）后由天线发射出去。

电视节目的接收过程如图1-2所示，天线接收的高频信号经调谐器放大和混频后变成中频信号。中频载波经放大和同步检波，将调制在载波上的视频图像信号提取出来。图像信号经检波和处理，在同步偏转的作用下由显像管将图像恢复出来。音频信号经FM解调、低放后由扬声器恢复出来。

1.1.2 模拟电视信号的调制和传输方式

电视信号主要由图像信号（视频信号）和伴音信号（音频信号）两大部分组成。图像信号的频带为0～6MHz，伴音信号的频带一般为20Hz～20kHz。为了能进行远距离传送，并避免两种信号的互相干扰，在发射台将图像信号和伴音信号分别采用调幅和调频方式调制在射频载波上，形成射频电视信号从电视发射天线发射出去，供电视机接收。视频已调幅（AM）的信号波形与音频已调频（FM）的波形如图1-3所示，这样可有效地避免伴音和图像之间的相互干扰。

电视节目的调制、发射、传输和接收的过程如图1-4所示。

射频图像信号是一种调幅波，即载波信号（fp）受视频图像信号的调制而形成的。调幅波有上下两个边带，即（fp+6MHz）和（fp-6MHz），占有12MHz带宽。这样，在有限的广播电视波段就容纳不了多少个频道。另外，这样宽的频带使接收机的造价也大大增加。因此，在保证图像信号不受损失的条件下，将下边带进行部分抑制，以减小带宽，这就是残留边带方式，如图1-5所示。可见，一个频道就只占8MHz的带宽了。

伴音信号一般是先调频在6.5MHz 的载波上（电视机中的第二伴音中频信号），再将6.5MHz的伴音载波信号与图像载波混频，产生出比图像载波高6.5MHz的伴音射频信号。为了提高伴音信号的信噪比，伴音信号在调频之前要先经过预加重处理，即有意识地提升伴音信号中的高频部分，解调后利用去加重电路，恢复为原伴音信号，这样做可以抑制其三角噪声。

调幅的射频图像信号和调频伴音信号，经双工器合在一起组成射频电视信号，共占8MHz的频带宽度。这种射频电视信号经过高频功率放大后即可从天线发射出去供电视机接收，也可用电缆直接馈送给电视机。

我国的射频电视信号分甚高频（VHF）和超高频（UHF）两波段。甚高频段包括1～12频道，其中1～5频道称为低频段（即VI或VL），频率范围为50～92MHz；6～12频道称为高频段（即VⅢ或VH），频率范围为168～220MHz。超高频段包括13～68频道，频率范围为470～960MHz。

1.1.3 电视信号的编码和解码过程

1. 电视信号的编码方法

电视信号的编码各国有不同的方式，国际上流行的有三种方式，即NTSC制、PAL制和SE-CAM制，我国采用的是PAL制。视频信号的形成通常是由摄像机完成的，如图1-6所示。

视频摄像机所摄景物的光信号通过镜头组进入摄像机，通过分色器将所摄彩色图像分解成红（R）、绿（G）、蓝（B）3幅基色图像（如图1-7所示），分别送到3只CCD摄像元件（或摄像管），CCD图像传感器再把这3幅基色图像光信号转换成R、G、B三个基色电信号。这3个基色电信号在矩阵电路经编码组成一个复合视频信号。

PAL开关的控制信号是1/2行频，即7.8kHz的开关信号，它由行同步信号经分频整形后得到。这样就造成了送到V平衡调制器的副载波信号的相位一行为+90°，而下一行为-90°。U分量和V分量在加法器中混合在一起组成色度信号，经谐波滤波器去除多余的谐波成分之后再送到加法器（信号混合电路）与亮度信号混合。亮度信号在混合前还必须嵌入电视接收机扫描用的行、场消隐脉冲和复合同步脉冲信号。场、行消隐脉冲及复合同步脉冲是由摄像机内部的同步发生器产生的。加法器完成了这一嵌合作用。由于两个色差信号经窄带滤波器处理后产生延时作用，所以为了对此延时进行补偿，在混合前还要对亮度信号施加0.6～0.7μs的延迟。使亮度及色度信号具有相同的延迟。经行、场消隐脉冲及复合同步脉冲的嵌合和0.6～0.7μs的延迟后的亮度信号就可与色度信号混合在一起形成PAL制彩色全电视信号（FBAS），最后通过视频放大器放大后，就可用于调制射频载波，再经天线发送或直接供录像机记录了。

2. 彩色信号的编码过程

我国电视信号采用的是PAL制，它是在NTSC制的基础上经改进而成的，是将NTSC制中色度信号的一个正交分量逐行倒相，从而抵消了在传输过程中产生的相位误差，并把微分相位误差的容限由NTSC制的依12°提高到了依40°。1967年，西德和英国正式采用PAL制广播，西欧、大洋州地区及一些其他国家先后都采用了PAL制。PAL信号的主要特点是正交平衡调制和逐行倒相。

3. 彩色信号的解码过程

色度信号的解码电路是比较复杂的，为了说明信号的解码过程，这里只用其方框原理来加以说明。解码电路是发射端编码电路的逆处理电路，它主要由两部分组成，即色度信号处理电路和色同步信号处理电路。色度信号处理电路的作用是将已编码的色度信号还原成三个色差信号，以便在矩阵电路或末级视放中与亮度信号相加而最终还原成三基色信号。色同步处理电路的作用是恢复0°和90°相位的副载波和逐行倒相的副载波，使色度信号准确还原，色度信号的解码过程如图1-8所示。

从中频通道中视频检波电路送出的视频信号，在色度信号处理电路中，首先由带通滤波器（4.43MHz依0.5MHz）阻止亮度信号而取出色度信号。色度信号中包含两部分：色信号和色同步信号。在色度信号处理之前首先要将色度信号和色同步信号分离，这里使用时间分离法，利用行同步信号延迟后形成色同步选通脉冲将两者分离。

除去色同步信号的色度信号，再由梳状滤波器将两个正交信号V和U分离。梳状滤波器由延迟线、加法器、减法器组成，如图1-8中虚线方框所示。由于使用延迟线，故这部分电路又叫延迟解调器。经梳状滤波器输出的V、U信号分别加到R-Y及B-Y同步解调器（或称V解调器及U解调器）上，解出两色差信号。视频信号中各种信号分离方法如图1-9所示。