彩色电视机编码器和解码器设计

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....................................................................................21.1彩色电视机的基本框图...................................................................................................21.2电视机各基本成部分.......................................................................................................21.3遥控彩电整机电路分析...................................................................................................32彩色电视机编码器与解码器的组成及信号流程.................................................................42.1彩色电视机编码框图及过程...........................................................................................42.2彩色电视机的解码过程及框图.......................................................................................63梳状滤波器组成和工作原理.................................................................................................74同步检波电路.........................................................................................................................8总结......................................................................................................................................10致谢....................................................................................................................................11参考文献..................................................................................................................................121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（0~6MHZ）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0~6M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：其一，经过4.43MHZ的陷波器，进行亮通色断处理即去掉0~6MHZ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、（R—Y）、（B—Y）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0~1.3MHz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。（B—Y）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；（R—Y）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AV接口),它所能接收的信号叫CompositeVideoSignal,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V1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。