1、,第1章 概 述,1.1 电视接收系统的组成 1.2 电视制式及电视频道的划分 1.3 电视接收系统中的主要技术性能指标 1.4 电视接收系统所涉及的基本问题,1.1 电视接收系统的组成 电视信号的传输有两种方式。一种是单向传送广播方式，它将无线传输和有线传输相结合，即以无线方式将电视信号传输到地面大型系统用户，再由地面大型系统以有线方式将电视信号传输到地面小型用户和家庭或个人。目前，也界各国广泛采用的就是这种方式。另一种方式是交互方式，它是指空间对空间、空间到地面、地面对地面、空间到海洋、海洋到空间、海洋对海洋的全球信息网。这是目前正在兴起的信息高速公路带动下的全球信息网的一部分。我们将围绕
2、单向传送广播方式来讨论电视接收系统的原理及 应用情况。,电视接收系统汇集了当代电子技术许多领域的新成果，包括电视、广播、微波传输、数字通信、自动控制、遥控遥测和电子计算机等技术。一个完整的电视接收系统应由多种 视听设备、数字设备、有线电视部件和器件组成，用射频电缆、光缆、微波或其组合把这些设备、部件和器件连接起来成为一个系统，用以传输、分配和处理声音、图像、数据信号。,1.1.1 单用户电视接收系统的组成 一个单用户电视接收机能够接收到的信号类别基本上有两类：一是视频(V)和音频(A)信号；二是电视标准频道信号。而电视节目源信号形式多种多样，来源也很广，包括卫星电视、微波电视、无线电视台、自办
3、节目、数字电视、图文电视、上行电视、立体声等，大体可归纳为以下几种：,(1)C、Ku波段卫星电视信号； (2)2.5GHz、12GHz、29GHz微波电视信号； (3)156标准电视频道信号； (4)数字电视信号； (5)调频立体声； (6)各种视、音频信号。,从原理上讲，无论什么样的电视信号，只要经过变换或不经变换直接送到电视机，能满足视频(V)和音频(A)信号或者电视标准频道信号的要求，就可以达到接收的目的。 1.接收空间射频(RF)及各种视频(V)、音频(A)信号 空间射频(RF)信号属于标准的电视频道信号。通常在频段、频段及U频段有部分节目信号，通过V、U频段天线就可直接将信号送入电视
4、接收机。视频(V)、音频(A)信号通常来自录像机、摄像机、放像机等设备，只要将各种设备的视频(V)及音频(A)信号线接入电视接收机的A、V端子，即可收看节目。简单的电视接收系统的组成方框图如图11所示。,图11简单的电视接收系统,2.接收卫星电视信号由于卫星电视信号 频段一般处于C、Ku波段，其调制方式多采用调频制(即FMFM制)或复用模拟分量制(MAC制)，故信号比较弱，电波频率高。要接收卫星电视信号，必须通过天线馈电系统、室外单元(高频头)、室内单元(卫星接收机)，将其转换成A、V信号和射频信号，送入电视接收机。卫星电视信号的接收组成方框图如图12所示。,图12卫星电视信号的接收,3.接收
5、微波电视信号 微波电视信号采用单边带抑制载波调幅的方法，把转入的射频信号变换为微波信号，经放大后在空间传输。其输出功率随频道的不同而不同，一般发射机可传输十几个电视节目。要接收微波电视信号，就必须通过微波接收机，将输入的微波频道下变频转换为电视机所接收的频道。微波电视信号的接收组成框图如图13所示。,图13 微波电视信号的接收,1.1.2 群体用户电视接收系统的组成 1.有线电视电缆传输接收系统 近年来，作为电视接收系统的有线电视电缆传输系统已经成熟，它的组成框图如图1-4所示。,图14 有线电视电缆传输接收系统,这个系统可划分为4大部分：信号源、射频前端、电缆传输及分配网络。 1)信号源 信
6、号源是电视接收系统的节目来源，它包括多个卫星发射的卫星电视信号、当地电视台发送的开路电视信号、当地微波台发射的微波电视信号、自办电视节目、由系统内传输的上行电视信号等等。所有这些节目源设备都有其自身的性能指标，它们和前端的电气接口关系及机械接口关系都由国家标准统一规定。信号源的信号形式和单用户一样，也可以归纳为6类。输入到前端的信号源信号同样只有两类：一是视频(V)和音频(A)信号；二是电视标准频道信号。,信号源还包括机房内的一些设备，如自动播出多功能控制台，电视特技、动画、图文创作系统，各种编辑、摄像设备等，还包括进一步发展所需的视频服务器、频率控制、用户管理与控制以及数字接口等设备。,2)
7、射频前端 射频前端是处理和混合多个信号源的设备，由频率变换器、信号处理器、天线放大器、射频调制器、中频调制器和多路混合器等组成。射频前端输出信号的频率范围在有线电射频频段内，即5MHz1GHz。射频前端有时也称为临频前端。前端输出可以接一条主干线，也可以接多条主干线。,根据射频前端安装的位置不同，射频前端可分为3种： (1)远地前端：设置在远地(比如几十千米)，其输出信号经过电缆、光缆、微波等地面通信线路或卫星线路传送到本地前端。 (2)本地前端：直接与干线或与作干线用的短距离传输线路相连。 (3)中心前端：是为配合本地前端而在一个比较大的服务区域的某一位置设置的辅助前端。其输入信号来自本地前
8、端和其他信号源(如自办节目、自接收开路信号等)。,3)电缆传输 电缆传输包括电缆干线及传输设备。电缆干线指前端和分配点之间，或分配点之间的电缆。分配点是从干线取出信号以馈送给支线的点。干线传输设备包括电缆干线放大器、干线站、均衡器、线路延长放大器、分支器、分配器、供电电源及各种连接器等。 4)分配网络 分配网络是将放大器的输出电平按一定准则分配给楼栋、单元和用户的无源网络，由分支线、分支器、分配器、系统输出口组成，此外，还有连通系统输出口和电视机或新型 用户终端的连接线。,图15 有线电视光缆、电缆、微波传输接收系统,2.有线电视光缆、电缆、微波传输接收系统 光缆、电缆、微波混合传输接收系统的
9、组成框图如图15所示。该接收系统大致可分为5个部分：信号源、射频前端、光缆(或微波)传输、电缆传输和分配网络。光缆、电缆、微波传输系统称为干线部分。 干线部分用来进行光电转换、信号传输和放大光、电信号等。 干线部分的传输媒介可以是射频同轴电缆、光缆、微波或它们的组合。干线和支线传输的信号类型有射频电视信号、光信号、微波信号、50Hz电流信号、调频广播、数字信号等。 干线部分的设备和器件有光发射机、光分路器、光缆、光连接器(或光连接点)、光接收 机、微波发射机、微波接收机、同轴电缆、干线放大器、延长放大器、均衡器、分支器、分配器等。,3.未来的有线电视接收系统 未来的有线电视接收机系统如图16所
10、示。 未来的有线电视接收系统，应集电视、电话、计算机于一个网络之中。其前端应是智能化的，包括与数据总线接口的调制器、全制式卫星接收机、线路监测器、光纤监控及光 纤回传系统、视频质检系统及网络终端监测器、自动化播出系统、智能前端自动化操作控制器等，将使前端系统全面进入智能化及自动化的时代。,图16 光缆、电缆混合网络传输图像、话音、数据,4.电视接收系统的接口关系 要准确地接收电视信号，首先必须将接收系统的接口关系搞明白，要知道信号从何处来，到何处去。例如，来自卫星接收机、录像机的信号，应送至前端的中频调制器、射频调制器和电视加扰器；来自电视接收天线的信号，应送至前端信号处理器或低噪声天线放大器
11、；系统输出口信号应送至用户机上的变换器、电视接收机或新型用户终端；图文电视机信号应送至前端调制器；来自用户的上行信号应送至前端上行调制器；电视图文动画创作系统的信号应送至前端调制器；卫星电视接收的下变频器信号应送至前端的带卫星接收功能的调制器；微波电视接收的下变频器信号应送至前端的多路混合器或信号处理设备。,其次，要搞清楚信号的类型，包括交流(AC)、直流(DC)、视频(V)、射频(RF)、音频(A)、数字串、离散信号(0、1电平)、脉冲信号等。 再次要搞清楚信号参数和技术指标，包括灵敏度、有效值、带宽、驻波比、噪声电平、直流参考电平、相位、比特数和比特速率等。 最后，还要搞清楚系统前后级的连
12、接关系，包括输入、输出阻抗，平衡式或非平衡式，信号源最大输出电流和负载电流以及隔离形式等。,5.电视接收系统的接口参数 人们在长期的实践中，已经总结出了一些接口参数的参考值。 (1)在系统输入端，卫星接收机、录像机的电气接口值如下： 音频输出阻抗：低阻抗。终接600电阻性负载与不接电阻相比，输出电平的降低不应大于0.3dB。 音频额定输出电平：终接600电阻时的有效值为0.775V。即使高出额定值2dB，其非线性失真仍在容许范围内。 视频输出阻抗：75，不平衡式。 视频输出电平：1V(峰峰值)。无用的直流成分在有终接电阻时不应大于2.75V，开路时不大于5.5V。 射频输出阻抗：75，不平衡式
13、。,(2)在系统输出口，电气接口值如下： 输出电平：电视信号，6080dBV；调频广播，4770dBV；邻频系统，664dBV。 频道间输出电平差：任意频道间输出电平的差应不大于10dB；任意60MHz内的电平差应不大于8dB；相邻频道间的电平差应不大于3dB。 频道内伴音对图像的电平差：邻频系统的伴音对图像的电平差(-2314)dB，一般将其调整到-17dB，其他系统的为(-20-7)dB。 频道内幅频特性：任意频道内的幅度变化不大于2dB，任何0.5MHz频率范围内的幅 度变化不大于0.52dB。,1.2 电视制式及电视频道的划分 1.2.1 黑白电视制式 1.各种制式的共同点 (1)宽高
14、比为43。 (2)扫描顺序是从左到右，从上到下。 (3)隔行扫描比为21。 (4)采用残留边带方式发射。,2.各种制式的主要差别 (1)视频信号对图像载波的调制分负极性和正极性调制两种。电视机检波输出的极性必须 与发射机的调制极性有严格的对应关系，否则不能收看到正常图像。 (2)伴音载频差拍频率各不相同，伴音对载频的调制方式有调频和调幅两种。 (3)场频有50Hz和60Hz两种。 (4)每帧扫描行数也不相同，有525行、625行以及405行和819行。 (5)行频有4种：10125Hz、15750Hz、15625Hz及20475Hz。 (6)每频道所占带宽有5MHz、6MHz、7MHz、8MH
15、z和14MHz等5种。,我国采用的是D、K制。其主要扫描参数如下所列： 每帧行数：625。 每秒场数：50。 扫描方式：隔行扫描。 每秒帧数：25。 行频：15625。 光栅宽高比：43。 行周期：64s。 行消隐脉冲宽度：12s。 行同步脉冲宽度：4.7s。 场周期：20ms。 场消隐脉冲宽度：25H。 场同步脉冲序列所占时间：2.5H。,1.2.2 彩色电视制式 黑白电视制式通常以每帧的扫描行数、每秒的扫描场数、信道频道宽度以及隔行扫描方式等特征作为标志。对于以三基色原理为基础的彩色电视制式，除了上述有关特征外，其 主要区分标志还包括3个基色信号或其亮度信号和色差信号的传输处理方式。从发送
16、端到接收端，传送这些信息的方法叫彩色电视制式。,从传送信号的时间关系分类，彩色电视制式可分为顺序制、同时制和顺序同时制。 (1)顺序制。顺序制中三个基色信号按一定的顺序轮换传送。如按逐场、逐行和逐点轮换的特点，顺序制又分场顺序制、行顺序制和点顺序制。顺序制在显像时既要利用空间 混色原理，又要利用时间混色原理。 顺序制的优点是设备简单，重显彩色图像质量好。缺点是信号占用频带宽，因而不能实现彩色与黑白电视的兼容，不宜用于广播电视，只应用于工业电视或闭路电视。,(2)同时制。在同时制中亮度和色度信息的3个信号是同时传送的。由于在发送端对它们进行了特殊的频域处理，因而在接收端可以将它们分开。同时制的显
17、像方法是空间混色 法。 同时制的优点是能够实现彩色与黑白电视的兼容和逆兼容，因而适用于广播电视；缺点是设备较复杂。目前世界上用于彩色电视广播的同时制有NTSC制和PAL制。,(3)顺序同时制。该制式是以上两种方式的结合，即传送的信息中既有顺序传送的部分，又有同时连续传送的部分，但这种制式在显像时却不一定采用顺序同时混合方式而可以采用同时方式。 顺序同时制的优点是克服了同时制彩色电视中色度信号的相互串扰而引起的色调失真，较好地解决了串色和传输等问题，提高了重显图像的稳定性。缺点是彩色电视机的电路较复杂、成本较高。目前世界上用于彩色电视广播的顺序同时制有SECAM制。 按使用目的的不同，彩色电视制
18、式又可分为兼容制和非兼容制两大类。兼容制是为广播电视研制的，非兼容制主要用于工业电视、科学教育等。,总体来讲，目前世界各国采用的彩色广播电视常用的制式有NTSC、PAL和SECAM3种制式。NTSC制是最早研制成功的具有兼容性的同时制；PAL制和SECAM制是NTSC制的发展，我国采用PAL制。 NTSC制也称为正交平衡调幅制。为了压缩频带，实现兼容，又要有良好的图像质量，NTSC 制采用了5大技术措施(见有关参考资料)。NTSC制色度信号组成方式最简单，解码最容 易，成本最低。因为每一行都以上行方式传送色度信号，所以无另两种制式中对图像质量有损害的行顺序效应，亮度与色度频谱间距大，容易实现亮
19、度信号与色度信号的分离，亮色串扰少。但不足的是对相位敏感，容易出现彩色不稳定(变色)。,PAL制又称逐行倒相正交平衡调幅制。它也是具有兼容特性的同时制，是NTSC制的一种改进，主要是在NTSC制技术措施的基础上增加了一些技术措施来克服NTSC制中的缺点。其中共同措施有： (1)都采用了频谱交错的方法，压缩频带。 (2)都利用一个色副载波对两个色差信号进行正交平衡调幅，然后与亮度信号叠加在一起同时传送。,PAL制和NTSC制的不同点是： (1)色副载频不同，NTSC制为3.58MHz，PAL制为4.43MHz。 (2)色同步脉冲相位不同，NTSC中色同步信号的相位为180，PAL制中色同步脉冲的
20、相位为135，是摆动的，以此满足逐行倒相的要求。 (3)PAL制中，两正交的色差信号分量(U分量、V分量)中的V分量是逐行倒相的，而NTSC制中的两分量仅正交调制。 (4)场频不同，NTSC制场频为60Hz，PAL制的场频为50Hz。 (5)行频不同。,PAL制的性能较NTSC制优越，主要缺点是接收机解码电路比较复杂，使接收机成本提高。 另外，PAL制存在爬行干扰的可能性。 SECAM制也称调频行轮换制，也是一种克服色调失真的兼容制式。其主要特点是： (1)三基色信号仍编为亮度信号和两个色差信号。 (2)色差信号对副载波是调频的，因调频信号对微分相位误差是不敏感的，所以微分相位失真小。 (3)
21、由于调频信号的频谱是连续的，所以不能采用频谱交错技术。,表11 各种电视制式比较,表12 625/50制与525/60制的比较,表13 彩色电视制式主要特性,1.2.3 卫星传送广播电视信号MAC制式 MAC制是多工复合模拟分量信号制式。它将彩色电视的亮度信号与两个色差信号(U、V)进行时间轴压缩，压缩后在行正程内实行时分复用。亮度信号以32压缩比压缩，色差信号以31压缩比压缩。传输时，亮度信号每行都传，两色差信号则每行只传一个，两者逐行交替传输。在行消隐冗余时间内传送声音、数据和同步数码信号。 在MAC制提出之后，各国由于采用了不同的数据编码方式，分别提出了B、C、D和D2的MAC系列。,卫
22、星传送广播电视采用MAC制具有很大的优越性： (1)由于MAC制信号中没有色度副载波和伴音副载波，使信号谱中的高频能量减少。在调制频率高时，其瞬时频偏不是很大，对信道的非线性失真也不敏感。 (2)充分利用电视信号行消隐的时间冗余，传送多路高质量数字声音。 (3)MAC系统由于不存在高频副载波，其加重网络的加重特性可浅些，这可减轻干扰的主观感觉。 (4)作为向高清晰度数字电视的过渡，MAC制本身有一定灵活性，对提高清晰度留有发展余地，具有与更高分解力和宽幅型电视兼容的潜在可能。 (5)MAC制信号除能传送多路声音节目外，还能传送大容量的数据信号，并易于对视频、音频信号进行加扰，实施有条件接收，容
23、许开展多种单向广播和通信业务，如图文广播、新闻传真、数据传送、指定对象服务等。,1.2.4 高清晰度电视制式 从当今电视技术发展的趋势来看，电视的发展可有如下进程。第一步实现普通电视的数字化，利用MPEG-1的国际标准，将数据率压缩到2.048Mb/s，其图像质量可优于家用录像机和VHS的质量。第二步按MPEG-2标准中的主级标准，将数据率压缩到8.448Mb/s，其图像质量可达现有电视演播室的质量。第三步按MPEG-2的高级标准，将数据率压缩到20Mb/s 左右，其图像质量可达HDTV的质量。将来，人们不会只满足于HDTV，还会有更高级的电视。例如，可能出现垂直和水平清晰度分别为现有电视4倍
24、和8倍的特高清晰度电视(UDTV)和超高清晰度电视(SDTV)，扫描行数可达2248行，其图像质量可达70mm电影的水平。,应该说由模拟电视到数字电视的转化，其技术变革的幅度并不算大，主要差别就在于信号处理上。真正意义上的重大技术变革体现在20世纪90年代兴起的高清晰度电视广播中。 高清晰度电视是利用数字电视技术发展起来的，它主要改善和提高了电视图像的质量，同时克服了目前传统电视图像中的频闪、串色、串亮、重影等缺陷。高清晰度电视应包括 以下内容：清晰度在垂直方向和水平方向都比现有制式高出一倍以上；大屏幕(对角线1 m以上)；宽屏幕(169)；数字伴音，立体声；无系统性缺陷(如上面指出的串色等)
25、。,目前，世界各国都在积极研制高清晰度电视，还没有形成一个统一的制式标准，具有代表性的HDTV制式有3种： (1)日本NHK制式标准。这种制式产生的指导思想是不考虑兼容，因为考虑兼容将使新的广播制式受到现有接收机的限制，从而影响其技术的先进性。这种制式又称为Hi-Vision制式。技术参数为：1125行，60场，169的宽高比，30MHz的视频带宽，传送方式为MUSE，利用卫星广播进行传送。 (2)欧洲HDMAC制。欧洲一些国家提出的HDMAC制的技术参数为：1250行，50场，传送方式为MAC，利用卫星广播进行传送。其特点是与MAC制完全兼容，新的HDMAC接收机将能接收HDMAC、MAC(
26、ND，普通清晰度)、PAL和SECAM信号；而普通MAC制接收机也能接收HDMAC信号，并显示HDMAC质量的图像。HDMAC信号不能直接与PAL/SECAM接收机相兼容，但当后者加上MAC解调附加器后，也就可以接收HDMAC信号，实现兼容。,(3)美国与NTSC完全兼容的制式。美国要求HDTV与NTSC制接收机完全兼容，即现有的大量接收机都能直接接收HDTV信号，而显示正常的图像。该制式的技术参数为：1125行，60场，主要用地面网来传送，而且应在不改变现有频谱分配的条件下进行广播。 用地面网传送的数字HDTV电视有多种制式，如表14所示。,表14 地面数字HDTV制式规格,1.2.5 电视
27、频道的划分 电视频道是指用于播送一套电视节目的频率范围，它取决于电视图像信号和伴音信号所占有的频带宽度。我国电视标准规定，一个频道的频带宽度为8MHz。 电视频段是指在一定频率范围内的一组电视频道，这类似于无线电广播中的长波、中波和短波的划分。根据我国频道划分的规定，在甚高频段VHF(VeryHighFrequency)有112频道，使用频率从48.5223MHz，把其中的15频道定为波段，612频道定为波段。在特高频UHF(UltrahighFrequency)有1368频道，使用频率从470958MHz，把其中的1324频道叫做波段，2568频道叫做频段。以上所述的两个波段的频道没有包括增
28、补频道。考虑增补频道的A、B波段以及其它几个波段后，频率配置表如表1-5和表16所示。表15是5450MHz频率配置(GY-T106-92标准)，表1-6是470MHz以上的频率配置。,表15 5450MHz频率配置,表15 5450MHz频率配置,表16 470MHz以上的频率配置,表16 470MHz以上的频率配置,1.3 电视接收系统中的主要技术性能指标 1.3.1 相关基础知识 1.分贝表示法 电视接收系统中，常常用分贝(dB)来表示电功率、电压、电流等的大小，这些量值常叫做电平。由于所选取的基准不同，信号电平可以分为两种：绝对电平和相对电平。 1)相对电平 对电功率、电压、电流进行测
29、量时，通常不用其绝对值(如瓦、伏、安等)，而是使用电平这一相对数值来表示测量结果。电平定义为功率(或电压或电流)与同单位的某一基准值之比的对数。最常用的是功率电平和电压电平。,用常用对数计算时，单位为分贝(dB)。,P=10lg(Wx/W0)(dB),(11),式中：Wx测量点的功率；W0进行比较的基准功率。,采用“电平”来测量可以简化计算。从电平定义式可以看出：当WxW0时，电平值大于零；WxW0时，电平值小于零；当Wx=W0时，电平值为零。应该注意的是，电平值为负，说明某点功率比基准点的小，而不能误解为功率为负；而电平值为零，说明某点功率与基准点功率一样大，而不能误解为功率也为零。 公式(
30、11)中，比较单位是功率，所以称为功率电平。如果比较的是电压，则 称为电压电平。电压电平的定义是：,Pu=20lg(Ux/U0) (dB),式中：Ux测量点的电压； U0进行比较的基准电平。 除了电压电平外，还有电流电平，但电流电平很少应用。分贝只能表示一个比值，而不能用来表示一个确定的物理量。,2)绝对电平 (1)绝对功率电平。 在公式(11)中，当W0选定1mW作为基准功率来计算某点的传输电平时，则所得的电平称绝对功率电平。其表示方法为dBmW或者dBm。,P=10lg (Wx/W0)=10lg(Wx/1mW)=10lgWx(dBmW或dBm),(13), 因此，当Wx=1mW时，该点绝对
31、功率电平为0dBm；Wx=10mW时为10dBm；Wx=100mW时为20dBm；。Wx应以mW作为测量功率的单位。,(2)绝对电压电平。 在公式(12)中，当基准电压以1mV(或1V)来计算某点的传输电平时，则所得电压称绝对电压电平。其单位可记为dBmV或dBV，但dBmV不能记为dBm，以免与绝对功率电平混淆。,Pu=20lg(Ux/U0)=20lg(Ux/1mV)=20lgUx(dBmV) (14) Pu=20lg(Ux/U0)=20lg(Ux/1V)=20lgUx(dBV)(15),同样，当Ux=1V时，测量点的绝对电压电平为0dBV；Ux=10 V时为20dBV；Ux=100V时为4
32、0dBV；Ux=1000V=1mV时为6 0dBV。Ux的测量单位应取mV(dBmV表示时)或V(dBV表示时)。,在实际应用中，常常用场强仪来测量绝对电压电平，其读数用dBV表示。场强仪实质上是一个信号电平表或调谐电压表。例如，场强仪测出用户电平70dBV就是3.16mV；放大器输出100dBV就是100mV；120dBV就是1V。电缆中电视信号的电平一般不会大于120dBV，也就是说电视信号电压在1V以下。 dBmV和dBV都是绝对电压电平，但两者的基准电压不同，因而其值也不相同。由于1mV=1000V，所以0dBmV=60dBV，XdBmV=(X+60)dBV。,dBV用来表示放大器的输
33、出电平和系统输出的电平等，在使用过程中应当注意以下几点： dBV总是表示75上测得的任意一个较小或较大的微伏数相对于75上的1V之比值的dB值。 任何一个比1V小的量便计作-dBV； 任何一个比1V大的量便计作+dBV； 可在dBV上加上或减去dB，但不能在dB上加上或减去dBV。,(3)绝对电压电平和绝对功率电平的换算。 绝对电压电平与绝对功率电平之间的换算是依据欧姆定律P=U2/R进行的。也就是说它们之间的换算与负载电阻R有关，即相同大小的dBmV，对于不同负载电阻，有多个 绝对功率电平值dBm，反之亦然。例如，1mW(0dBm)的绝对功率电平，当负载电阻R=600时，U=0.775V(5
34、7.8dBmV)；R=75时，U=0.265V(48.5dBmV)。,3)电场强度 电场强度是衡量电磁波强度的一个物理量，定义为与电磁波辐射方向垂直的单位有效长度天线所接收到的开路电压，即以1m有效长度天线所接收到的开路电压来表示。,(16),式中：E电场强度，单位为dBV/m； Ux测量的电压，单位应为V； U0进行比较的基准电压，取值为1V； l0天线的有效长度，取值为1m。 以1V作为基准值，记为1V/m；如果以分贝表示则为0dBV/m。例如，6dBV/m表示电场强度为2V/m。,2.线性失真和非线性失真 在研究电视接收系统或系统中的某一部分时，可将研究对象视为一个具有输入和输出的四端网
35、络。一般情况下，四端网络的输出(响应)波形和输入(激励)波形是不同的。这种不同就说明信号在传输过程中产生了失真。失真分为线性和非线性失真两类。,1)线性失真 线性失真有两种：一是幅度失真，二是相位失真。幅度失真是由于网络(或系统)对输入信号中各频率分量的幅度产生不同程度的衰减或放大，致使各频率分量相对幅度产生变化而造成的；相位失真是由于网络对输入信号中各频率分量产生的相移不与频率成正比，致使各频率分量波形的相对位置产生变化而造成的。这两种失真信号都没有产生新的频率分量，所以属于线性失真。,只要网络(或系统)的幅频、相频特性满足一定的条件，就可以消除线性失真，即： 网络的幅频特性在信号占有频带范
36、围内是一个常数； 网络的相频特性是一条经过原点的直线。 实际上，只有纯电阻构成的网络或终端接有匹配负载的非色散传输线的网络才满足上述条件。为了使失真在应用的允许范围内，通常要求系统的通频带大于或等于信号的频带。,2)非线性失真 如果网络输出信号波形与输入信号波形相比较，在输出信号中产生了新的频率分量，就说明产生了非线性失真。产生非线性失真的网络形式有：具有饱和特性的非线性电路；具有不灵敏区的非线性环节；具有理想继电器特性的非线性网络；具有滞环的网络等。 非线性网络通常可以用3种近似方法表示，即指数特性近似、折线近似及幂级数近似。在电视接收系统中，幂级数近似是系统非线性失真的主要分析方法。一般取
37、幂级数的前三项表示信号输出S出(t)，高于三次的项可以忽略。设系统输入口的信号为S 入(t)，系统输出口的信号为S出(t)，则,S出(t)=K1S入(t)+K2S入(t)2+K3S入(t)3+,(1-7),假定系统有3个频道输入，信号分别为Asina，Bsinb，Csinc，则有：,S入(t)=Asina+Bsinb+Csinc S出(t)=K1S入(t)+K2S2入(t)+K3S3入(t)=K1(Asina+Bsinb+Csinc)+K2(Asina+Bsinb+Csinc)2+K（Asina+Bsinb+Csinc）3,将上式展开并且应用三角函数公式便可得到下列一些非线性失真产物。 (1)
38、基波：K1(Asina+Bsinb+Csinc) (2)二次产物： 直流成分,K2(A2+B2+C2),6个和、差频(二次互调产物SIM2),K2ABcos(ab) K2ACcos(ac) K2BCcos(bc),3个二次谐波,(K2A2cos2a)/2 (K2B2cos2b)/2 (K2C2cos2c)/2,一般把二次谐波和二次互调产物统称组合二次失真(SCSO)。,(3)三次产物： 3个三次谐波,(K3A2cos3a)/4 (K3B2cos3b)/4 (K3C2cos3c)/4,12个互调产物(SIM3),3K3A2Bcos(2ab)/4 3K3A2Ccos(2ac)/4 3K3B2Aco
39、s(2ba)/4 3K3B2Ccos(2bc)/4 3K3C2Acos(2ca)/4 3K3C2Bcos(2cb)/4,4个三次差拍产物(SCTB),3K3ABC cos(abc)/2,6个交调产物(SCM),(3K3AB2cosa)/4 (3K3AC2cosa)/4 (3K3BA2cosb)/4 (3K3BC2cosb)/4 (3K3CA2cosc)/4 (3K3CB2cosc)/4,3个影响基波振幅,(3K3A3cosa)/4 (3K3B2cosb)/4 (3K3C2cosc)/4,上述各种非线性失真产物对有用信号产生干扰的严重程度取决于非线性失真产物的个数、振幅大小和频率偏离图像载频的大
40、小。应该说，输入频道越多非线性失真产物就越多。表17是几个不同系统带宽和频道数所对应的非线性失真产物的个数。,表17 非线性失真产物的个数,从表中可以看出：非线性失真产物的个数随频道数的增加而增加；个数最多的是三次差拍，三次谐波最少，一般都将三次谐波忽略。研究最多的是三次差拍和三次互调产物的组合，即组合三次差拍。在光缆传输中，激光器件为单端器件，组合二次失真则是主要矛盾；在推挽放大时，二次失真相位相反，大部分被抵消，所以当频道数比较多时，组合三次差拍是主要矛盾。二次失真和三次失真的分布是有一定规律的。 交扰调制对信号产生的非线性影响也与频道数有关。当频道总数小于15时，虽然二次失真产物多，但多
41、数不会落在工作频带内，产物也不多，交扰调制成为主要矛盾；当频道数大于25时，三次失真是主要矛盾，交调失真矛盾减小。在电视接收系统中，常 用互调失真、交调失真和组合三次差拍失真等来表示非线性失真。,3.噪声系数和噪声温度 噪声是一些随时间不规则随机变化的无用信号，它是影响信号质量的主要因素，是电子设备的大敌。噪声的来源有两类，一类是来自系统内部的，另一类是来自系统外部的。系统内部噪声主要由电阻、馈线、晶体管、集成电路等产生；系统外部噪声包括天线热噪声和宇宙干扰、天电干扰和工业干扰等引起的噪声。一个开路电视接收系统，不管电视系统性能的好坏，在接收天线的输出端要出现一个2.6dBV的噪声电平，这就限
42、制了开路电视信号的最低接收电平。,研究噪声的目的是为了了解它对有用信号的不利影响，进而设法尽量减小其影响。由于噪声总是与信号相对立而存在的，因此在检测信号时不能只看信号的大小，而是根据放大器输出端或系统输出口的信号与噪声的功率比值PSO/PNO来检测的。这个信号与噪声的功率比值PS/PN称为信噪比。如果信噪比PSO/PNO1，则信号被淹没在噪声背景中，通常难于被检测出来。只有当信噪比PSO/PNO1时，信号才易于从噪声背景中被检测出来。,内部噪声对检测信号的影响，可以用信噪比通过接收系统后的相对变化来衡量。我们把接收系统输入端的信噪比与输出端的信噪比之比值称为“噪声系数”。通常用这一指标来表示
43、接收系统内部噪声对检测信号的影响程度。假如放大器和系统中没有噪声，那么输出端的信噪比与输入端的信噪比相同，信噪比不会有变化。实际上由于有内部噪声，输出端 的信噪比就会小于输入端的信噪比，内部噪声越大，输出端的信噪比将比输入端的信噪比小得越多。我们用另一指标“温度系数”来表示内部噪声的影响程度，当然温度系数还可 以用来表示外部噪声的影响程度。,噪声系数Nf的表达式为,或,(18),(19),式中：GP=PSO/PSI是系统的功率增益。PNIGP表示外部噪声通过系统放大后在负载上呈现的噪声功率，用PNAO表示。于是(19)式可写为：,Nf=PNO/PNAO, 可见，噪声系数仅与输出端噪声功率和外部
44、噪声通过一个无噪声系统时在其输出端呈现的噪声功率有关。其物理意义是：噪声系数为实际系统因内部噪声的影响，其输出端 的噪声功率比理想系统(无内部噪声)输出端的噪声功率所大的倍数。 实际接收系统的输出功率PNO由两部分组成：一是系统外部的噪声功率PN I经过理想系统后输出的噪声功率PNAO；二是实际接收系统的内部噪声在输出端上呈现的噪声功率PNBO。即,PNO=PNAO+PNBO,代入Nf=PNO/PNAO可得：,Nf=1+PNBO/PNAO,(1-10),这一公式更直接明显地反映出噪声系数与系统内部噪声的关系。由于实际系统总是存在着内部噪声，因而Nf1。对于理想的接收系统，没有内部噪声，才会使N
45、f =1。噪声系数也可用分贝来表示。,Nf(dB)=10lgNf,(111),值得注意的是，输入噪声PNI是以其信号源内阻在室温290K时产生的热噪声作为标准的。这样规定是为了在计算同一放大器或网络的噪声系数时，可以得到相同的数值；另外，噪声系数只适用线性电路和准线性电路。,噪声温度用以反映内部(或外部)噪声对系统性能的影响程度。例如，天线放大器外部噪声的大小是用天线有效温度来表示的。如果用额定功率来计量时，外部噪声为P=kTAB。 通常，天线放大器内部噪声的影响是用噪声系数Nf来表示的。但当我们知道了噪声系数的数值后，仍然不能直观地比较内部噪声的大小。要想进行比较，我们可以把接收机的内部噪声
46、也换算到接收机的输入端，写出与P=kTAB相似的噪声额定功率的表示式，只是其温度有所不同，用TN表示。这样，内部噪声与外部噪声的大小就可直接用温度TN与TA来比较了。温度TN称为“等效噪声温度”或简称“噪声温度”，它是噪声性能的另一种表示方法，它与噪声系数之间存在着一定的关系：,(112),这就是噪声温度的表达式。式中T0为常温时的开氏温度。TN的物理意义为：把天线放大器的内部噪声功率看成是其理想天线放大器的信号源内阻在温度为TN时所产生的。 噪声温度TN可以推广于任何线性四端网络。在有线电视系统中，卫星电视接收低噪声下，变频器(高频头)就是用噪声温度来表示其噪声性能的。这是因为在低噪声情况，
47、噪声的变化引起噪声系数的变化不明显，而用噪声温度表示时，噪声的细微变化都可以用噪声温度反映出来。随着低噪声技术的不断发展，噪声温度将会更广泛地得到应用。,1.3.2 视频信号特性参数 1.微分增益 微分增益(DG)描述的是电视信号的色度随亮度变化而变化的允许值，即电视信号的亮度发生变化时，使色度信号的幅值相对于色同步信号而变化，其最大的相对变化量就是微分增益。微分增益通常用百分数来表示，国标规定DG10%。 通常微分增益指标与前端系统调制器的关系密切。微分增益达不到要求的主要原因是调制器不良，而与射频传输系统几乎无关。,2.微分相位 微分相位(DP)表征色度信号的相位改变量，通常用度()来表示
48、。这项指标主要描述允许色彩信号的颜色随亮度信号的改变而改变的最大值。国标规定DP10。 微分相位主要取决于调制器的参数，与射频传输系统关系不大。,3.色度/亮度时延差 色度信号和亮度信号在时间上应同步。但在实际系统中，这两个信号总是存在一定的时间差，这个时间差就称为色度/亮度时延差()。该值越小越好，国标规定10ns。 色度/亮度时延差()的大小与射频传输系统关系不大。该项指标的优劣主要取决于信号源的质量。由信号源引起的信号质量问题，在传输系统中是无法补救的。,4.视频信噪比 在电视技术中，可用视频信噪比来衡量电视图像质量的好坏。这是一个表征视频信号优劣的整体指标，它说明了噪声对图像信号的损伤程度。视频信噪比的定义为：视频信号功率与噪声干扰功率之比，通常用dB来表示，即,(dB),(113),式中，PS表示视频信号功率；PN表示噪声干扰功率。各国的图像损伤等级一般分为5级，与每一等级对应的信噪比dB数如表18所示。表中还列出了主观评价的等级标准。,
