彩色电视机编码器和解码器设计.docx

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1、 电子技术课程设计 彩色电视机编码器和解码器设计院（系）名称 信 息 工 程 学 院 专 业 班 级 普 本 电 信 一 班 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2015年6月6日彩色电视机编码器和解码器设计摘 要电视机是利用的视觉残留一帧帧渐变的静止图像，形成视觉上的活动图像。电视系统的发送端把景物的各个微细部分按亮度和色度转换为电信号后，顺序传送,同时传送声音同步信号，使人能够有视觉和听觉上的享受。本次设计中，主要对彩色电视机的编码器与解码器进行设计以及简要阐述梳状滤波器组成和工作原理。本文将概述彩色全电视整机的组成和工作原理以及彩色电视机编码器与解码器的组成及信号流程。关键词：整机原

2、理，编码器，解码器, 梳状滤波器,同步检波 目 录1 彩色全电视整机的构成和整机分析11.1彩色电视机的基本框图11.2电视机各基本成部分11.3遥控彩电整机电路分析22彩色电视机编码器与解码器的组成及信号流程32.1彩色电视机编码框图及过程32.2彩色电视机的解码过程及框图43梳状滤波器组成和工作原理54同步检波电路6总 结9致 谢10参考文献111 彩色全电视整机的构成和整机分析1.1彩色电视机的基本框图图1.1遥控彩电的基本构成从图1.1可见，彩色电视机主要由高频调谐器（俗称高频头）、中频放大器、视频检波与放大、伴音通道、亮度信号处理电路、PAL制彩色解码电路、矩阵电路、视放输出电路、同

3、步分离电路、行场扫描电路、高压产生电路、开关电源电路、遥控电路和彩色显像管等组成。1.2电视机各基本成部分1）高频调谐器 电视机处理电视信号的第1道关口，要求功率增益高，噪声系数小。其功能是选择电视频道，并将该频道的高频电视信号进行放大，然后与本振信号进行混频，输出中频电视信号。我国中频，图像中频为38MHZ，伴音中频为31.5MHZ。 2）中频放大器 它的功能是高频调谐器送来的图像中频信号和第一伴音中频信号进行放大，提供适当的幅频特性。它的好坏直接影响图像的清晰度、对比度和伴音质量。3）视频检波与放大 它的任务主要是：一对视频信号进行检波，以便从调幅的图像中频信号中检出视频信号（06MHZ）

4、放大后送给亮度处理电路；二是将图像中频信号和伴音中频信号进行混频，产生6.5MHZ的第二伴音信号送至伴音电路。4）伴音电路 将6.5MHZ调频的第二伴音信号进行放大，用鉴频器进行调频解调，解出音频信号，再经音频放大器放大去推动扬5）亮度信号处理电路 对亮度信号进行放大、延时，同时进行亮度和对比度的控制。6）PAL制彩色解码电路 从PAL制彩色编码信号中解调出三个色差信号 （R-Y）、(B-Y)和(G-Y)。7）同步分离电路 从彩色全电视信号中分离出行场复合同步信号，用于行、场扫描电路，使它与接收的电视信号的行、场扫描同步，以获得稳定的图像画面。8）行场扫描电路 向行场偏转线圈提供线性良好幅度足

5、够的行频和场频的锯齿波电流，使电子束发生有规律的偏转，以保证彩色显像管屏面显示线性良好的光栅。 声器发声。 9）高压产生电路 利用行扫描的逆程进行升压，然后整流滤波产生2万伏左右的直流高压，向显像管提供阳极高压、聚焦电压和加速极电压。10）电源电路 一般由开关电源电路构成，其目的在于提高电源变换的效率和调整的范围，向彩电各电路提供各种工作电压，使彩电正常工作。 1.3遥控彩电整机电路分析电视高频信号由天线接收后被送到电子调谐器中，在这里被频道选择放大后与本机振荡频率混频，形成新的中频频率信号，即图像中频信号。其频带宽度为8MHZ，包含有图像中频和伴音中频信号。调谐器输出的图像中频信号，经过预放

6、大，声表面滤波器输入到图像中频处理单元电路。它首先把中频信号放大，然后对其视频检波得到视频全电视信号。这个信号中除含有图像信号外，还包括6.5MHZ的第二伴音信号。视频全电视信号将分为两路进行处理，一路经过6.5M滤波器，进行音通像断处理，分离出第二伴音信号，经过伴音中放、限幅电路和鉴频器后得到伴音音频信号，最后经过音频放大电路，进行功率放大送给扬声器还原成声音；另一路，经过6.5M陷波器，短路掉伴音信号，只取出06M的图像全视频信号，它含有亮度信号、色度信号和行场同步信号以及色同步信号。而后，这一组信号将被分离，分别送往三个单元电路：亮度信号处理电路；色度信号处理电路；扫描电路。具体处理过程

7、：其一，经过4.43MHZ的陷波器，进行亮通色断处理即去掉06MHZ视频信号中的4.43M色度信号，输往亮度信号处理电路，得到可形成黑白图像的亮度信号送往显像电路；其二，经过4.43MHz的带通滤波器，进行色通亮断处理，输往色度解码电路，在这里得到三个色差信号，再送到显像电路；其三，去行场扫描电路，视频信号在同步分离电路中通过幅度差别分离出行场同步信号，分别送到行场振荡电路。振荡电路的频率和相位在同步信号的控制下，保持接收机行场扫描顺序与发射端相同。行场扫描电路输出行场偏转电流去偏转线圈在显像管屏上形成光栅。 2彩色电视机编码器与解码器的组成及信号流程2.1彩色电视机编码框图及过程图2.1编码

8、框图PAL制彩色全电视信号是由色度、亮度、消隐和同步信号组成的。PAL制编码器的组成如图4基本上与NTSC制编码器相同，只是多了一个PAL开关，它把加于V平衡调幅器的色负载波逐行倒相。 由摄像机送来的三基色信号经编码矩阵电路变换成亮度信号和色差信号。亮度信号经过放大并加入复合消隐和复合同步信号后，再经过延时均衡后送入相加器。色差信号经过低通滤波器限制频带后，再分别加入K和K脉冲，送入各自的U、V平衡调幅器进行平衡调幅。 U平衡调幅器送入0度相位的色负载波，而V平衡调幅器送入正负90度逐行倒相的色负载波。正负90度色负载波的产生是先将0度色负载波经90度移相器移相90度后，再经过PAL开关逐行倒

9、相成正负90度色负载波，控制PAL开关工作的是行频P脉冲。U、V平衡调幅器输出的已调波在相加器中相加形成包括色同步信号的色度信号，它和包含复合消隐、同步信号的亮度信号在相加器中混合，就形成了彩色全电视信号。由摄像机中红、绿、蓝摄像管（或CCD片）公别输出的R、G、B三个基色信号被矩阵电路处理后得到Y、（RY）、（BY）三路输出。所谓矩阵电路，就是将若干信号按所需比例组合起来的电路。色差信号的带宽由01.3MHz的低通滤波器进行限制，而亮度信号的频带宽度6MHz，不需再由滤波器加以限制。信号通过宽带滤波器后公产生延时，所以色差信号通过滤波器后将会比亮度信号有少量延时（约0.7秒）。为了使亮度信号

10、和色度信号同时到达加法器，在亮度通道中就必须加入相应的延时补偿电路。 （BY）信号与相位为00的副载波一起送到U平衡调制器，得到的调幅信号FU输往加法器；（RY）信号和由电子倒相关送来的相位为900的逐行倒相的副载波一同送往V平衡调制器，得到的调幅信号FV也送往加法器。FU与FV在加法器中相加，便得到正交调幅的色度信号F（或C）。由加法器得到的逐行倒相正交平衡调幅的色度信号，通过谐波滤波器滤除副载波的高次谐波后再送至加法器官电路，与亮度信号、复合同步信号、消隐信号混合成彩色全电视信号的视频信号，电后送至发射机调制图像载波。电视机的解码是编码的逆过程。编码器是将R、G、B三基色信号进行处理，然后

11、变换成视频信号输出；而解码器则是从视频信号中再变换出R、G、B三基色信号。2.2彩色电视机的解码过程及框图图2.2解码框图PAL制解码器的组成方框图如2.2示。除虚线部分外，电路于NTSC制基本相同。 PAL制解码器的作用与NTSC制解码器作用一样，都是实现从彩色全电视信号中恢复出三基色信号R 、G 、B。目前PAL制彩色电视机广泛采用延时线型解码器，其中包括：亮度通道、色度通道、基准副载波恢复电路和解码矩阵电路等四个组成部分。3梳状滤波器组成和工作原理图3.1梳状滤波器框图梳状滤波器对于画面质量是非常重要的一个技术。一开始,接收视频的Video端子是Composite端子(比如RF射频接口和

12、AV接口),它所能接收的信号叫Composite VideoSignal,即混合视频信号(也称复合信号)。因为这个Composite(混合)信号包括了亮度(Luminance,用字母Y表示)和色度/彩度(Chrominace)两方面的信号,视频电路要做的工作就是Y/C进行分离处理,目前的梳状滤波器是在保证图像细节的情况下解决视频信号亮色互窜的唯一方法,其内部有许多按一定频率间隔相同排列的通带和阻带,只让某些特定频率范围的信号通过,因为其特性曲线象梳子一样,故人们称之为梳状滤波器梳状滤波器主要由延迟线和相加电路、相减电路构成的，用以分离FU和FV。一个实际的梳状滤波器电路如图4-31所示。其中V

13、1为延时激励放大器，DL为延迟线，T1为裂相变压器、L1为调谐电感，C2为耦合电容。色度信号F经电容C1耦合加于V1基极，经放大后由集极输出，再经延迟线由A点加至裂相变压器T1上端，取自Rw的直通信号经C2耦合加至T1中点，这样可在输出端分别得到相加和相减输出。将直通信号和延迟信号分别以un和un-1表示，其输出电压的合成原理图如图4-32等效电路所示。调节Rw可保证两信号幅度严格相等，输出分离更彻底。 延迟线DL多为超声延迟线，它由输入、输出压电换能器和延迟介质组成。压电换能器由多晶压电陶瓷薄片制成，当信号加到输入压电换能器两端面的电极上时，输入信号在延迟介质中激起机械振动，形成超声波。延迟

14、介质多为熔融石英或玻璃，超声波在玻璃中传播速度较低，再将其制作成如图4-33形式，经多次反射超声波方到达输出换能器还原为电信号，这样使可大大地缩小延迟线体积。为使超声波按规定的路径传播，减少不规则反射引起的干扰杂波，在延迟线表面涂有若干吸声点，吸声点所涂吸声材料为橡胶、环氧树脂和钨粉配制而成。最后用塑料外壳封装，以减小外界的影响。4同步检波电路图 4.1 同步检波器同步检波器是平衡调幅波检波器，可由色度分量FU、FV解调出相应色差信号UB-Y、UR-Y。要使同步检波器正常工作，还必须恢复发送端被抑制掉的副载波信号。即必须输入两个信号，一个是待解调的平衡调幅波FU或FV；另一个是接收机内再生的副

15、载波信号fSC。两个信号应严格保持同频率、同相位，才能正常地完成检波过程; 否则, 将降低检波效率，且使解调器输出互相串色，产生“爬行”现象。为此，B-Y同步检波器应输入FU及相位为0的再生副载波fSC，才能检出U（或UB-Y）分量；R-Y同步检波器应输入逐行倒相的FV及相位90逐行倒相的再生副载波fSC， 才能检出V（或UR-Y）分量。检波器输出端应设置低通滤波器， 以滤除输出信号中的残余副载波等高频分量。必须指出：一个解码中必须有两个同步检波器，各从相应的色度信号分量中解调出色差信号来。这两个同步检波器按其工作对象分别称为R-Y同步解调器（或V同步解调器）和B-Y同步解调器（或U同步解调器

16、）。由于两个色度分量是正交的， 为满足同步解调器的同步要求，送到这两个同步解调器去的基准副载波也必须是正交的； 又由于色度分量FV是逐行倒相的，所以送到R-Y同步解调器中去的基准副载波也必须是逐行倒相的。这两个基准副载波也相应地被称为R-Y基准副载波（或V基准副载波）和B-Y基准副载波（或U基准副载波）。实际上，从同步检波器解调出的色差信号U、V还必须经过去压缩放大器，才能恢复出原来的色差信号UB-Y、和UR-Y。即通过适当安排色差信号放大器的增益给U、V信号以不同的放大倍数。具体些说，将U信号放1/0.493=2.03倍，V信号放大1/0.877=1.14倍，就分别成了UB-Y、和UR-Y信

17、号。 总 结通过一个星期的努力，课程设计终于做完了，心里的一块大石头也落地了，总的来说，收获不少。通过这次彩色电视机编码器与解码器设计，掌握了彩色电视信号的变换过程，了解了编码器与解码器的组成及信号流程以及对同步检波器、梳状滤波器的工作原理有了更进一步的掌握。同时，自己也对文档、画图等办公软件有了更进一步的学习利用心得。致 谢本次课程设计对与我来说是学习本专业的一段经历,从设计之初的无从下手到设计工作的圆满完成,期间遇到了诸多的问题和困难。但在老师的细心指导和帮助下,通过自己的努力,最终这些问题与困难都得到了圆满解决。使我可以按时完成毕业设计并使自己的专业知识与综合能力都得到了相应的提高。在毕

18、业设计过程中。老师在百忙中对我的毕业设计进行了指导。老师首先细致地为我解题;当我迷茫于众多的资料时,她又为我提纲挈领、梳理脉络,使我确立了本文的框架。感谢老师对我的论文不厌其烦的细心指点。在论文写作中,每周都能得到老师的亲切指点。从框架的完善,到内容的扩充;从行文的用语到格式的规范;老师都严格要求,力求完美。而且我还从老师那里学到了严谨、务实、认真的工作态度和极强的敬业精神。我再次为老师的耐心付出表示感谢。参考文献1蒋秀华.现代电视机原理M. 北京高等教育出版社，2008.2李海霞.电视机原理实验指导书M. 郑州黄河科技学院，2008.3裴昌辛.电视原理与现代电视系统M. 西安.西安电子科技大学出版社，1997.4赵坚勇.电视原理与接收技术M. 北京：国防工业出版社，20075刘达.数字电视技术M. 北京：电子工业出版社，20076解玉琢.MPEG-2运动图像编码国家标准及MPEG的新进展M. 北京：清华大学出版社，2002