1.6 高频电视信号的调制与发送
要把全电视信号(即视频电视信号)和伴音信号发送出去,首先要选择一个载频信号,即运载图像和伴音信号的高频信号。然后把图像和伴音信号调制到载频信号上,才能发送出去。我国电视标准规定,图像信号的传送采用调幅方式,伴音信号采用调频方式。高频电视信号是指已调制的图像与已调制的伴音信号的总和。
1.6.1 图像信号负极性调幅
我国电视,图像信号的调制采用调幅的方式。所谓调幅,就是用欲传送的图像信号去调制载波的幅度,使载波的幅度随欲传送的图像信号的瞬时值而变化。已被视频图像信号调幅的载波,称为高频图像信号。用图像信号调制载波的幅度,有两种调制方式—负极性调制和正极性调制。
图 1-27(a)为负极性视频电视信号,其黑电平高于白电平,以其调制图像载波,就得到图1-27(b)的负极性高频电视信号,其大幅度对应黑电平,正值包络为负极性视频信号;而图1-27(c)、(d)则分别为正极性视频信号与正极性高频电视信号。我国采用图1-27(b)所示的负极性调幅信号,即采用负极性调制,其主要优点是当强干扰脉冲叠加在此调幅信号上时,在屏幕上表现为黑点,人眼感觉不明显,不像正极性调幅信号受脉冲干扰显示白点那样刺眼。
图1-27 图像信号正、负极性调幅
1.6.2 图像信号残留边带调制
用单一频率f的调制信号对图像载波信号fP进行调幅,载波经调幅以后将出现两个新的频率成分fP+f与fP-f,称之为旁频或边频,如图1-2 8(a)所示。通常,调制信号不是单一频率,往往包含一定的频带,因此已调幅波的频谱也将含有多个边频,称为上边带与下边带,如图1-28(b)所示。
图1-28 调幅波频谱图
在传送电视信号时,是用视频图像信号作为调制信号,视频图像信号包含了 0~6MHz之间的各种频率的正弦波信号,用它对图像载频信号fP进行调幅,调幅成的高频图像信号包含的频谱如图1-29所示,即上下边带各占6MHz,总带宽为12MHz。在高频图像信号的频谱中,靠近图像载频fP的信号谱线反映了图像信号的低频成分,远离fP两侧的信号谱线反映了图像信号的高频成分。如用双边带传送,则需高达 12MHz 的带宽,这不仅使设备复杂,也使在一定频段内所能容纳的电视频道数减少。为此必须设法压缩频带。
图1-29 高频图像信号频谱图
根据调幅波的性质,图像信号的调幅波上下边带包含的信息内容是一样的,因此发送一个边带就可以了,即可以采用单边发送来实现压缩的目的。若要把下边带完全切去只保留上边带,在技术上难以实现。目前,电视信号发送系统采用滤波器将下边带的大部分滤除,只保留了调制信号频率较低的部分与全部上边带,这种做法叫“残留边带”发送,如图1-30所示。图中,下边带残留了1.25MHz,其中有0.5MHz是过渡带,因此总的高频图像信号的频带宽度是6MHz+1.25MHz=7.25MHz。
图1-30 残留边带频谱图
1.6.3 伴音信号的调制
伴音信号频带宽度窄,约为0~20kHz。电视伴音采用调频的方式传送声音信息,这样做有两方面的优点:一是获得质量较高的伴音,二是减少伴音对图像的干扰。
调频波的频谱很复杂,如果用频率为f的信号对载波信号fS进行调频,调频信号中将产生fS、fS−f、fS+f、fS−2f、fS+2f等上下边频,其频带比调幅波频带宽得多。伴音调频信号因频带窄,故仍采用双边带传送,我国电视标准规定伴音调频信号的频带宽度为 0.5MHz。伴音的调频信号波形如图1-31所示,其频谱图如图1-32所示。
图1-31 伴音调频信号的波形图
图1-32 伴音调频信号的频谱图
1.6.4 高频电视信号
将已调幅的同频图像信号与已调频的高频伴音信号加在一起组成高频电视信号,也称为射频电视信号,常用RF表示。我国电视标准规定伴音载频fS比图像载频fP高6.5MHz,因此高频电视信号的频谱如图 1-33 所示。由图可以看出:调幅波频谱的下边带,下边残留1.25MHz,上边残留 0.75MHz,上边带频带宽 6MHz,调幅波频谱与伴音调频波频谱的间隔为0.25MHz,调频波频带宽度为0.5MHz,高频电视信号频带总宽度为8MHz。
图1-33 高频电视信号频谱
1.6.5 电视频段与频道的划分
由于一个电视频道所占带宽为 8MHz,要求图像载频、伴音载频至少为几十兆赫。我国电视标准规定,电视高频信号使用甚高频波段和特高频波段两大波段,一共68个频道。
1.甚高频(VHF)波段
甚高频(VHF)波段,为米波段,共12个频道(第1~12频道),频率范围48.5MHz~223MHz。VHF波段又分为两个小波段:
① 甚高频低波段(VHF—L)。VHF—L 波段共 5 个频道(第 1~5 频道),频率范围为48.5MHz~92MHz。
② 甚高频高波段(VHF—H)。VHF—H波段共7个频道(第6~12频道),频率范围为167MHz~223MHz。
2.特高频(UHF)波段
特高频波段也叫超高频波段,用UHF表示,为分米波段,共56个频道(第13~68频道),频率范围470MHz~958MHz。