电视系统的建模与仿真(一)

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1、电视系统的建模与仿真摘要本文的预期目标是分析电视的基本原理, 分析电视系统的结构组成以及各部分结构的特点 , 后期对电视系统进行建模并仿真。电视的基本原理分析主要包括电视机的电路组成框图、 彩色与黑白电视机有较大差别的部分电路、 电视广播及接收原理、彩色电视色度学基础、彩色电视编码原理等部分; 电视系统的结构组成及各部分结构的特点分析主要包括公共信道、 伴音通道、 亮度通道、 色度通道、副载波恢复电路、扫描电路、开关式稳压电源、红外线遥控电路等部分;电视系统的建模与仿真是此论文的重点与难点 , 电视系统编码器的建模主要包括RGBJ号发生器建模、亮度信号通道建模、色度信号通道建模、全电视信号建模

2、； 电视信号的仿真主要包括RGBJ号产生模块仿真、亮度信号编码通道仿真、色度 信号编码通道仿真、 全电视信号的仿真。 分析电视机的基本原理和各部分的特点都是建立在理论分析的基础上, 而通过 Matlab 仿真软件来构建电视系统模型, 能够动态仿真电视系统各主要环节的电视信号波形, 更加直观明了。关键词 电视系统模型,Matlab, 电视信号波形AbstractThis paper is to analyze the television target the basic principles of structure and composition of television systems

3、and the structuralcharacteristics of the late model on the television system and simulation.The basic principle of television including the TV circuit diagram, color and black and white TV sets are very different part of the circuit, television broadcasting and reception theory, based on colorimetry

4、 ofcolor TV, color TV coding theory and other parts; TV System structure and composition analysis of the characteristics and the main part of thestructure, including common channel, audio channels, the luminance channel, color channel, subcarrier recovery circuit, scan circuits, switch mode power su

5、pply, infrared remote control circuit, etc; TV Modeling and simulation is the focus of this paper and the difficultiesof modeling TVsystem including the encoder RGBsignal generator modeling, modeling of the luminance signal channel, chroma signal channel modeling, modeling of the whole television si

6、gnal; television signal simulationincludes RGB signal generation module simulation, simulation of the luminance signal channel coding, channel coding chroma signal simulation, simulation of all television signals. The basic principle of the TV andthe characteristicsof each part are establishedon the

7、 basis oftheoretical analysis,and through the Matlab simulation software to buildtelevision system model, dynamic simulation television system to the major components of the television signal waveform, and more intuitive to understand.目录Key Words TV System Model,Matlab,Television Signal Wave摘要IAbstr

8、act II第 1 章绪论1第 2 章 电视机的基本原理22.1 电视机的电路组成框图 22.2 彩色与黑白电视机有较大差别的部分电路32.3 电视广播及接收原理32.3.1 图像的光电转换32.3.2 图像的电光转换42.3.3 电子扫描42.4 彩色电视色度学基础52.4.1 可见光与彩色三要素52.4.2 三基色原理52.4.3 彩色电视的标准彩条52.4.5 全射频电视信号频谱6第 3 章 电视系统各部分结构组成及特点 73.1 公共通道73.1.1 高频头73.1.2 中频通道83.2 伴音通道103.2.1 伴音通道的组成和特点 103.2.2伴音通道主要电路介绍113.3 亮度通

9、道143.3.1 亮度通道的组成与特点143.4 色度通道163.4.1 色度通道的组成与特点163.5 副载波恢复电路183.5.1 副载波恢复电路的组成与作用3.6 扫描电路183.6.1 扫描电路的组成与特点183.6 开关式稳压电源203.6.1 开关式稳压电源的作用与特点3.7 红外线遥控电路203.7.1 红外线遥控电路的组成20第 4 章 电视系统建模与电视信号仿真4.1 电视系统编码器建模224.1.1 RGB 信号发生器的建模 224.1.2 亮度信号通道建模234.1.3 色度信号通道建模234.1.4 全电视信号254.2 电视信号仿真264.2.1 RGB 信号产生模块

10、仿真261820224.2.2 亮度信号编码通道仿真274.2.3 色度信号编码通道仿真274.2.4 全电视信号的仿真30结 论 31致 谢 32参考文献33第 1 章绪 论电视是大众传媒的主要载体, 它声像并茂、 色彩兼备 , 远距离传送, 不受文化、年龄的限制 , 面向社会 , 深入家庭 , 成为最具活力的大众传播工具。她兼容了电影、戏剧、雕塑、音乐、绘画、建筑、舞蹈、文学等各类空间艺术形式和时间艺术之所长, 通过电子编辑手段对各门艺术进行再加工、 再创造 , 具有灵活性和综合性。电视已形成了独特点“电视文化” , 在某种程度上改变了人们思想观念和生活方式。人们通过电视。可以得到与世界、

11、与社会的某种联系 , 可以得到新的信息、 新的知识 , 队根本不可能亲历的事件可以目睹, 对终身难以涉足的异域可以一览无余。学习电视系统各部分的组成及工作原理, 不仅是从事电视、 通信等相关领域的专业技术人员所必须掌握的 , 而且对于非专业人员来说 , 通过对它的学习 , 也可以对电视有更为全面的了解。目前在国际仿真领域具有相当权重的软件是MATLAB此软件在信号系统、通信、控制、智能、电路仿真应用方面功能强大。利用MATLAB&真软件对电视系统各主要部分建立仿真模型能够对电视系统内部工作动态过程有个形象化、直观化的了解。第 2 章 电视机的基本原理2.1 电视机的电路组成框图图 2.1 黑白

12、电视机的基本电路方框图图 2.2 彩色电视机的基本电路方框图2.2 彩色与黑白电视机有较大差别的部分电路彩色电视机与黑白电视机作用相同但要求更高、形式有所不同的电路部分主要有 :1. 高频调谐部分彩色电视机中多采用 U / V 一体化电子调谐器。2. 显像管及末级视放部分采用彩色显像管, 末级视放电路有所不同 , 高压的要求也更高。3. 稳压电源部分彩色电视机都采用开关稳压电源。4. 视频放大部分黑白电视机的视放部分, 在彩色电视机中由彩色解码器替代。2.3 电视广播及接收原理2.3.1 图像的光电转换图 2.3 电视图像光电转换系统简图2.3.2 图像的电光转换图 2.4 等亮度光栅 图 2

13、.5 低电平重现高亮度图像2.3.3 电子扫描图 2.6 逐行扫描和帧逆程扫描正程 : 传送图像内容。 逆程 : 不传送图像内容（ 需消隐掉 ） 。逐行扫描 : 电视信号所占频带太宽 , 可容纳的电视台数目减少。隔行扫描 : 分成奇数场和偶数场, 两个场镶嵌在一起。 优点是降低频带。2.4 彩色电视色度学基础2.4.1 可见光与彩色三要素可见光本质上是电磁波,不过，只有当电磁波的波长在380nm780nmi范围时人眼才能感觉得到。人眼的彩色感依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。对中间的波长（大约为555nm的黄绿色），人眼的敏感程度最高。在可见光波长的两端 , 人眼的亮度敏感程度逐渐下降到接近于

14、零。 要唯一地确定一个彩色, 需要确定三个量 : 即亮度、色调和色饱和度（简称饱和度） 。2.4.2 三基色原理人们在实践中发现, 自然界绝大多数颜色都可以由三种基色光按不同的比例混合得到 . 反之 , 任意一种彩色都可以分解为三种基色。 如果把束太阳光投射到三棱镜上, 由于不同波长折射率不同 , 太阳光便被分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫的彩色带。 这说明太阳光是由多种不同波长成分的光复合而成的。 给人的综合颜色是白光在彩色电视系统中 . 比较恰当的是在红色、绿色和蓝色光谱区域内选择三个基色, 这是因为人眼的三种色敏细胞分别对红光、 绿光和蓝光最敏感,由它们配得的颜色也较广。通过混色实验,

15、 可以得到如下的基本混色式 :红+绿黄红+蓝品红绿 +蓝青红+绿+蓝白2.4.3 彩色电视的标准彩条在彩色电视机中呈现出八条竖条, 它们依次是: 白?黄?青?绿?品?红?蓝?黑。共有两条非彩色条, 三条基色条, 三条补色条。如下图图 2.7 标准彩条2.4.5 全射频电视信号频谱全射频电视信号包括已调高频图像信号和已调高频伴音信号, 两者在频谱上相互错开以免干扰, 高频图像信号采用残留边带传送方式, 其 带宽为7.25MHz,高频伴音信号采用调频方式传送，伴音载频fs比图像载频fp高6.5MHz, 带宽为0.5MHz,色度信号副载波fsc比图像载频高4.43MHz,带宽为2.6MHz,其频谱与

16、亮度信号频谱相互错开。我国电视标准规定, 每个电视频道的带宽为8MHz。全射频电视信号的频谱如图 2.8 所示。图 2.8 全电视信号频谱第 3 章 电视系统各部分结构组成及特点3.1 公共通道图 3.1 公共通道的组成3.1.1 高频头(1) 定义 :高频调谐器, 是指既能接收甚高频信号又能接收特高频信号的调谐器。 由于它所处理的信号频率很高 , 所以为了防止外界干扰, 通常将它独立装置在屏蔽良好的金属盒子里, 由引脚与外电路连接。(2) 作用 : 选择所需的高频电视信号, 同时抑制其它干扰信号。 将微弱的高频电视信号进行高增益、 低噪声的放大, 以满足混频器对信号幅度的要求, 同时也提高了

17、整机的“信噪比”和“灵敏度” 通过混频器的非线性变换作用 , 将某一频道的本机振荡信号与对应该频道的高频图像载波频率和高频伴音载波频率差频, 得到固定的中频图像载波频率和中频伴音载波频率。我国的国标规定：中频图像载频为38MHz,中频伴音载频为31.5MHz,中频色度信号的载频为 33.57MHz,3.1.2 中频通道(1) 中频通道的组成及作用高频调谐器将各个不同频道电视信号差频为中频信号( 图像中频为38MHz第一伴音中频为31.5MHz)后，通过特性阻抗为75Q的同轴电缆馈至图像中频通道。图像中频通道包括滤波器、中频放大器、视频检波器、自动增益控制(AGC)电路、自动消噪电路(ANC)、

18、预视放等几部分。(2) 中频通道组成方框图图 3.2 中频通道组成方框图(3) 中频通道的性能要求 足够的放大增益图像中频通道的增益是由接收机的整机灵敏度和显像管对调制电压的要求决定的。一般要求显像管视频调制信号峰峰值为 3080 V, 其值与屏幕大小、偏转角度等有关。根据国际规定，乙级机的极限灵敏度在75 Q输入时应小于100 nV。假设显像管调制电压的峰峰值为50V,则整机增益为50/100 nV5X 105倍, 即 114 dB 左右。通常图像中频通道的增益占整机增益的60%,它对整机灵敏度起决定性作用 , 一般一级中频放大器的增益为 2030 dB, 因此图像中频通道通常由三级或四级中

19、频放大器组成。 特殊的频幅特性中频放大器幅频特性是表征中频放大器对不同频率分量信号放大能力的重要特性。 电视机整机频率特性主要由中频放大器的幅频特性决定。 中频放大器通道 ( 包括中频滤波及中频放大器) 应具有的幅频特性曲线有宽带型和窄带型。 ? 足够大的自动增益控制范围由于天线上接收到的射频电视信号的强度要从几十uV到几十mV之间变化 , 对于变化如此大的信号, 如果中放增益固定不变, 就容易使晶体管放大器产生阻塞 , 或者中放末级由于信号过强而产生图像失真和同步信号受到压缩 , 从而影响电视机的正常工作。 为此 , 必须设法使信号增强时, 中放的增益也相应地自动下降 , 保持视频检波输出不

20、变, 这就是自动增益控制功能。 为保证良好的信噪比和灵敏度的要求，通常自动增益作用于中放第一、二级及高放级，一般要求AGC勺控制范围大于等于 40 dB 。(4) 中频滤波器中频滤波器主要用来衰减本频道的伴音中频、 相邻低频道的伴音中频和相邻高频道的图像中频, 以便抑制它们对图像信号的干扰。电视机中常用的中频滤波器有两种电路形式: 一种是由RLC 网络组成的带通滤波器; 另一种是由声表面波滤波器组成的带通滤波器。?(5) 中频放大器中频放大器是电视机总增益的主要提供电路。要达到增益高、频带宽和选择性好的要求, 中频放大器应由三级单调谐或双调谐放大器组成。其总增益分贝数等于各级增益的分贝数相加。

21、单调谐回路是单峰曲线, 双调谐回路一般为双峰曲线 , 中频放大器的总频率特性曲线就是各级放大电路频率特性曲线的合成。?(6) 同步检波器在集成化的图像中频通道中 , 普遍采用了具有低电平线性检波、 差拍干扰 小、增益高等优点的同步检波器。同步检波器又称为双平衡模拟乘法检波器。(7) 视频检波输出电路视频检波输出电路又称为预视放电路。 前面已经谈到 , 视频输出电路除要完成分离06MH规频信号送给视频通道和6.5MHz第二伴音中频信号送往伴音通道外 , 同时还要送出自动增益控制和同步分离信号。因此要求它具备较强的负载能力和电路隔离作用。?(8)AGC 控制基本原理AGC 的控制目的是减小放大器增

22、益, 而这种控制作用是通过用AGCH压改变三极管的静态Ie, 即改变放大器工作点来实现的。于是就有两种控制方式：利用增加UAGC(Ie)来减小增益的方式叫做正向 AGC利用减少UAGC(Ie)来减小增益的方式叫做反向 AGC。无论是分立元件还是集成电路,AGC 电路的基本组成框图是相同的 , 如图3.3 所示。图 3.3 AGC 功能方框图。3.2 伴音通道3.2.1 伴音通道的组成和特点电视接收机的伴音通道是指从产生出6.5MHz 的第二伴音中频信号开始,一直到扬声器发出声音为止的这一部分电路。它的功能是将第二伴音中频信号加以放大, 限幅 , 抑制寄生调幅后“解调出” 伴音低频信号( 又称音

23、频信号), 再经低频电压放大和功率放大, 得到足够的音频功率 , 推动扬声器还原成电视伴音。其电路框图如图 3.5 所示。从图中可见 , 伴音电路是由伴音中频滤波器( 带通滤波器) 、中放限幅放大器、鉴频器、前置放大器、音量控制、功率放大器等电路组成。通常把伴音中频放大器、鉴频器和电子音量衰减器做在一块集成电路中或与图像中频电路集成在一起。在大屏幕彩色电视机中采用准分离方式实现了图像和伴音的分离, 这不仅减小了伴音对图像的干扰, 提高了图像的质量 , 也减小了图像对伴音的干扰。 在伴音信号处理电路中伴音中频信号可以不受衰减, 使伴音通道具有较高的灵敏度和信噪比。大屏幕彩电中具有双伴音/ 立体声

24、、丽音接收、数字环绕声、卡拉OK等功能。图 3.5 伴音通道电路的基本组成3.2.2 伴音通道主要电路介绍(1) 伴音分离电路电视机中通常是采用陶瓷滤波器构成的带通滤波器来抑制视频信号, 取出6.5MHz的伴音中频信号的。图3.6功率放大电路(2) 伴音中放及限幅电路在公共通道的中频放大器中 , 为了减小伴音对图像的干扰, 在放大图像中频信号时 , 对伴音中频信号进行了压缩 , 这样由预视放输出的中频信号幅度不能满足要求。为此, 由伴音中放电路先进行足够的放大。 差分峰值鉴频器差分峰值鉴频器原理电路如图 3.7 所示 , 一部分是 1 脚和 2 脚之间外接的线性电抗变换网络L1、C1、C2,第

25、二部分由VI、V2构成的差动峰值检波器。C3C4为峰值检波电容，V3、V4的输入回路电阻构成峰值检波器的负载电阻。鉴频输出取自于 T4 的集电极。差分峰值检波是利用射随器 VI、V2的发射结和负载电容C& C4分别进行峰值检波, 然后由差分放大器V3、 V4 将检波输出进行叠加, 从而实现调频检波。鉴频过程如下 :a. 调频波 （ 伴音中频输入信号） 变为调频调幅波在线性变换网络输入端加入频率可变的伴音中频信号。当输入信号的频率f等于fs（L1、C1、C2构成的串联谐振频率）时,L1、C1、C2串联电路发生谐振，阻抗最小,电压u1最小，在fs处出现一个谷点。C2上的电压u2最大,u2曲线 在

26、ffs 处出现一个峰点。当fsf fp（fp为L1、C1构成的并联谐振频率）,L1、C1关联电路呈感性,整个电路也呈感性。随着f 的增加 ,u1 逐渐升高 ,u2 逐渐减小。当ffp时,L1、C1发生并联谐振，这时u1最大,u1曲线出现一个峰点。而u2 降到最小值, 曲线出现一个谷点。图 3.7 差分峰值鉴频电路由以上分析可知：L1、C1和C2组成的线性网络中，u1、u2的大小与输入信号的频率f 的关系 , 在 fsfp 之间时 ,u1 与 u2 幅频特性曲线的斜率是相反的 ,即 u1、 u2 是幅度随 f 而变的调幅- 调频波。b. 峰值检波过程伴音中频调频信号经线性网络,变换成调幅-调频波

27、u1、u2分别 加于VI、V2 的基极。当伴音中频信号为正半周时, 通过V1、 V2 发射结分别给C3、 C4 充电,C3、C4上的电压很快达到峰值。信号过峰值后，幅度降低，电容C3 C4分别经 V3、 V4 的输入回路放电。由于恒流源阻抗很高 , 放电很慢。电容C3、 C4 上保持着输入信号的峰值电压。这样就检出了音频信号电压, 即调幅 - 调频信号的包络线。电容C3 C4上极性相反的峰值电压u1、u2,加于差动放大器V& V4的输入端 , 在 T4 的集电极得到一个还原的音频信号电压uu1-u2, 送至音频放大电路。音频输出电压u与f的关系如图3.8的S形曲线。图3.8音频输出电压u与fS

28、形曲线 S 形鉴频特性曲线S 形鉴频特性曲线是鉴频器的主要性能指标之一, 是用频率特性测试仪进行测试和调整的 , 对它的性能要求主要有这几方面: 首先 S 形曲线应过中心频率6.5MHz,且波形上下对称。如果曲线的中心频率不过 6.5MHz,这是由于LC网络的谐振频率偏离引起的 , 它将导致音量减小、失真、以致无声 , 应调 L 的磁芯 , 使 S形曲线中点过6.5MHz。 其次要有足够的频带宽度。线性区间的带宽应大于200KHz,一般取250KHz频带过窄，将会失去部分高音和低音。冉要线性良好。S形曲线在带宽范围内应该线性良好, 否则将使伴音音质失真。图 3.9 鉴频特性曲线伴音鉴频系统的方

29、框图如图 3.10 所示 , 它由正交鉴频器和移相电路组成。正交鉴频器是一个双差分鉴相器，它和中放系统的AFT电路相似，有两路输入信号。 其中一路取自末级限幅中放的输出 ; 另一路信号则由此信号经移相后取得。对于6.5MHz伴音中频，这两路信号相差900，故此鉴频方法称为正交鉴频。鉴频的基本原理是利用移相电路将调频信号的频率变化变换成相应的相位变化 , 然后利用双差分鉴相器将相位的变化变换成调频前调制信号的相应幅度变化 , 从而检出所需要的音频信号。 移相移与频率成直线关系其相频特性曲线如图 3.11(b) 所 示。图 3.10 音鉴频电路方框图图 3.11(b) 鉴频移相电路相频特性3.3

30、亮度通道3.3.1 亮度通道的组成与特点(1) 亮度通道电路组成框图图 3.12 亮度通道电路组成框图(2) 副载波吸收电路彩色全电视信号由亮度信号Y 和色度信号F 组成 , 色度信号调制在4.43MHz 的副载波上, 以频谱交错方式插入到亮度信号频带的高频端。为防止色 度信号进入亮度通道,必须在亮度通道的前端设置一个4.43MHz彩色副载波吸收, 以减小色度信号对屏幕图像构成的网状干扰。LC 串联谐振电路进行陷波，也有的采用桥T型陷波电路进行陷波，如图3.13所示。图 3.13 载波吸收电路输入输出波形(3) 图像轮廓校正电路在电视传送的图像中 , 常包含从白变黑或从黑变白的亮度突变部分,

31、如图3.14(a) 中二白一黑的竖条图像, 其波形是个矩形脉冲波。 在彩色电视机的亮度通道中 , 由于加接了色度吸收回路, 高频特性变差 , 输出波形如图 3.14(b) 所示 , 前沿和后沿都较倾斜 , 于是图像的黑白交界处就出现了过渡区 , 黑白分界不清, 降低了清晰度。 轮廓校正电路能使图 3.14(b) 所示波形的前沿和后沿出现下冲和上冲如图 3.14(c) 所示。图 3.14 勾边原理(4) 直流分量恢复电路图3.15是一种典型的直流分量恢复电路。它主要的作用是使经C304交流耦合后的亮度信号中的消隐电平重新一致, 消隐电平重新一致也就是恢复了直流分量。 ?图 3.15 直流分量恢复

32、电路(5) 亮度信号延时电路设某20英寸彩色电视机中的亮度信号超前色度信号0.6叱s,若亮度通道未接入延时网络, 那么荧光屏上呈现的景物轮廓和相应的彩色就不重合, 形成所谓色彩镶边, 如图 3.16 所示。3.16 两通道延时差形成3.4 色度通道3.4.1 色度通道的组成与特点（1） 色度通道组成方框图图 3.17 色度通道组成方框PAL 制彩色电视机中的色度通道包括带通放大器、自动色度控制电路（ACC电路）、色同步信号分离电路、自动消色电路（ACK电路）、延时解调电路、副载波恢复电路、同步检波器和 G-Y矩阵电路等，如图3.17所示。？（2） 色度带通放大器色度带通放大器的作用是从彩色全电

33、视信号中分离出色度信号（ 包括色同步信号 ）, 并将其放大到延时解调电路所要求的电平。 由于色度信号在彩色全电视信号所占据的6MHZI带中仅占有以4.43MHz为中心的2.6MHz的带宽，即频率范围为3.135.73MHz,因此色度放大器是一种采用 LC双调谐回路作为负载的带通放大器。通常, 在带通放大器的输出端还设有色饱和度调节电位器以调节彩色浓度。带通放大器的典型电路如图 3.18 所示。(3)ACC 电路ACC 电路又叫自动色度控制电路。ACC 电路实质上是带通放大器的AGC电路 , 它使色度信号与亮度信号应有的幅度比不受色度信号幅度波动的影响, 并稳定色同步信号的幅度, 这样就可以准确

34、地重现所播放的彩色图像, 并提高彩色电视机的工作稳定性, 否则 , 重现图像的彩色将会发生浓淡的变化。 ?3.5 副载波恢复电路3.5.1 副载波恢复电路的组成与作用副载波恢复电路由APC佥测器（即鉴相器）、矩阵（即PAL开关）电路、VOC 电路 （ 晶体压控振荡器） 、 FF 电路 （触发器 ） 、识别放大器等组成。前二部分电路构成一个锁相环路, 它产生与发送端同步同相的副载波。由第一带通放大器分离出的色同步信号, 通过色调控制电路 （PAL 制时 ,色调控制电路不起作用 ） 后分两路 , 一路送至消色识别检测电路, 另一种加至APC检测电路。消色识别检测器既要识别色同步信号的大小 , 又要

35、识别矩阵电路工作状态是否正确。通过检测 12 脚外接滤波电容 C514 两端电压的大小 , 可以判断消色器的工作状态。当接收黑白电视信号或PAL开关错误动作时，12脚电位约为8V,消色器工作；当接收幅度足够的彩色电视信号且 PAL开关工作正常时，8脚电位约 为9.2V,消色器不工作。10脚外接的L552与C512组成色同步脉冲净化电路,它 能衰减色同步脉冲之外的干扰信号， 以提高色同步信号的信噪比。3.6 扫描电路3.6.1 扫描电路的组成与特点(1) 同步扫描系统方框图图 3.20 同步扫描系统方框图(2) 同步分离电路的作用同步分离电路的作用是: 首先从接收到的全电视信号中分离出复合同步信

36、号 , 然后从复合同步信号中分离出场同步信号, 送到场振荡的频率和相位; 再把复合同步信号送往AFC电路，自动控制行振荡的频率和相位。最终实现收、发两 端扫描的同步。同步分离电路和宽度分离电路两部分组成。(3) 行扫描电路的作用a. 向行偏转线圈提供线性良好、幅度足够且与行同步脉冲的行频锯齿波电流 , 产生垂直方向的磁场, 使电子束做水平方向的扫描。b. 给视放管提供消隐信号, 用以消除行回扫线。c. 给电视机提供除电源部分供电之外的其它电压。d.给AFC电路提供行逆程脉冲，以便与行同步脉冲进行相位比较。(4) 场扫描电路的作用a. 供给场偏转线圈以线性良好、 幅度足够的锯齿波电流, 使显像管

37、中的电子束在垂直方向作匀速扫描。这个电流与电视台发出的场同步信号同步 , 它的频 率为50Hz,周期为20ms,其中正程时间19ms,逆程时间1ms与行锯齿波电流相比其扫描正程的线性要求一样, 但幅度较少, 频率较低 , 正程与逆程时间也不一样。b. 给显像管提供场消隐信号, 以消除逆程时电子束回扫时产生的回扫线。c. 场扫描电路工作要稳定, 在一定的范围内不受温度和电源电压变化的影响。与行扫描电路相似, 场扫描电路包含场振荡、场激励和场输出三大部分。3.6 开关式稳压电源3.6.1 开关式稳压电源的作用与特点(1) 开关式稳压电源的基本结构开关式稳压电源也称开关稳压电源的基本结构框图如图 3

38、.21a 所示。由图可以看出 , 220 V 电网电压直接整流滤波后得到直流电压 UiE1, E1 加至开关调整管VT。调整管工作在开关状态,输出脉冲电压为Uo,经换能器滤波获取平 滑的直流电压E1。调整脉宽TONW周期T之比，即可实现稳压控制,如图3.21b 所示。图 3.21 开关式稳压电源的基本结构框图与有关电压波形a 结构框图 ; b 有关电压波形(2) 开关型稳压电源的特点a 效率高 b. 重量轻 c. 稳压范围宽d. 保护功能全e. 滤波电容容量小 f. 功耗小 , 机内温升低(3) 开关型稳压电源也有不利的一面a. 安全性差 b. 存在开关干扰c. 电路较复杂, 维修不便3.7

39、红外线遥控电路3.7.1 红外线遥控电路的组成(1) 红外线遥控信号红外线同无线电波一样, 都是电磁波的一种。其中 , 无线电波的频率在1043X 1012HzM红外线频率在1 X 10123.9X 1014Hz之间。人眼对红外线并无感觉 , 但人们的身体却能感觉到它 ( 温度 ) 。 ?(2) 彩电红外遥控系统的组成彩色电视机红外线遥控系统主要由遥控发射器、遥控接收器、中央微处理器、存储器、接口电路和本机键盘矩阵等组成。图 3.22 是彩电红外遥控系统的组成方框图。 ?图 3.22 遥控彩色电视机的组成第 4 章 电视系统建模与电视信号仿真4.1 电视系统编码器建模4.1.1 RGB 信号发

40、生器的建模PAL 制编码器的输入是R、 G、 B 基色电信号。为了使三种基色混合出等时间宽度的 8 种颜色 , 三种基色的频率应该是2 倍的关系。但考虑到在63.6us的行周期内还存在同步信号。 其中 , 行消隐脉冲一行一个, 重复周期 63.6us, 宽度 为11.45us。将R、G B三基色的频率分别设为 26.us、52us和13us。彩条信号源发生器建模如图 4.1 所示。模块 Enabled Subsystem 的内部有三个计数器,通过计数分别产生R 、 G、 B 信号。以 R 信号为例 : 计数脉冲为 0.5us, 即 0.5us记一次数 , 计数器攻击52 个脉冲 , 每计 52

41、 个数清零一次。 每计一次数, 幅度加一 ,输出的阶梯波通过一个比较器, 与 26 做比较 , 若高于或等于26 则输出 1, 低于 26则输出0,这样便产生了宽度为26us占空间比为50%勺脉冲，即可作为R信号。同 理可产生 G 信号和 B 信号。图4-1 RGB信号发图 4.1 RGB 信号发生器建模4.1.2 亮度信号通道建模(1) 行同步信号行同步脉冲宽度为 4.7us 占空比设置4.7us/64us0.07343757.34375%, 幅度是 0.4, 每一行的行同步信号在53us 时加入。 因此行同步脉冲信号的模型如图4.2 所示。图 4.2 行同步信号(2) 亮度信号从RGB-Y

42、U蟆型输出的Y、U、V信号经过滤波电路会引起附加时延,为使亮度信号与色信号能同时进入混合电路, 需将亮度信号延时大约 0.6us 。另外 ,由于消隐电平本来就是0, 所以在实际模块搭建中并没有另外加上消隐信号, 只是加入了行同步信号, 加载在亮度Y 信号。亮度通道建模如图 4.3 所示。图 4.3 亮度通道模型4.1.3 色度信号通道建模(1) 色度信号根据PAL色度信号的特点，PAL制获取色度信号的方法,是先将三基色信号 R、 G、 B 变换为一个亮度信号和两个色差信号, 然后对两个压缩的色差信号加载正负K脉冲，得到的信号对正交副载波进行平衡调幅，从而得到色度信号。(2) 低通滤波器我国电视

43、制度规定，色度信号的频带宽度为 1.3MHz,所以矩阵电路输出的色差信号V和U需分别通过低通滤波器滤除色度信号中1.3MHz以上的高频成分，低通滤波器带宽均设为1.3MHz其模型如图4.4所示。(3)K 同步选通脉冲模块由同步检波原理可知 , 要实现同步解调 , 关键是要有一个与色差信号调制时的副载波同频、同相的恢复副载波, 即色同步信号。在色同步信号形成中一个重要的信号就是K 同步选通脉冲 , 其加入的时间和幅值与色同步信号一样。模型如图 4.5 所示。图 4.5 K 选通脉冲(4)色差、K脉冲信号组合色差信号V和U要分别与+K和-K选通脉冲混合,即V U色差信号分量与色同步信号分量(K 脉

44、冲 ) 通过相加器模块混合送入平衡调幅器, 其模型如图 4.6所示。图4.6色差和K脉冲信号叠加(5) 色副载波信号模块加载了 K选通脉冲的色差信号要分别对两个正交副载波进行平衡调幅。模型如图 4.7 所示。图 4.7 色副载波信号(1) 平衡调幅色差信号V与+K脉冲混合后,对正交副载波进行平衡调幅,得到已调色差信号和色同步信号的分量；色差信号U与-K脉冲混合后，对正交副载波平衡调幅，得到已调色差信号和色同步信号分量。此功能由模块Dot product 来完成。所得两路信号经相加器合成为一路信号。模型如图 4.8 所示。图4.8 V、U平衡调幅4.1.4 全电视信号色度信号F、色同步信号、亮度

45、信号 Y与同步信号S经混合电路后输出彩色全电视信号, 此时的全电视信号为正极性调制信号, 需在加法器后面乘以一个系数 -1, 变为负极性调制。 这是因为正极性调制时, 步脉冲始冲对应着发射功率的最小值 ; 而负极性调制时, 同步脉冲却对应着发射功率的最大值。 由此得到彩色全电视信号,记为FBAS其模型如图4.9所示。图 4.9 全电视信号FBAS4.2 电视信号仿真4.2.1 RGB 信号产生模块仿真周期为64us,脉宽为81.25%永冲信号激励RGBB号发生器输出l、2、3、 4、5个周期列信号，每个周期的时间为64us0在每个64us周期的信号中，52us 用来显示周期为0.5us 、脉宽

46、为50%的脉冲信号。周期为0.5us、脉宽为50%勺脉冲信号如何显示，以R信号为例：数脉冲为 0.5us, 即每 0.5us 记一次数 , 计数器共计52个脉冲 , 计52 个数清零一次。 每计一次数 , 幅度加一 , 其波形如图 4.10 所示。输出的阶梯波通过一个比较器, 与 26做比较 , 若高于或等于26 则输出 1, 于 26 则输出 0, 便产生了宽度为 26us 占空比为50%勺脉冲，其波形如图4.11所示。经过一些变换，即可产生R信号。B和G信号的产生跟尺相似，只是计数器的大小不一样，最后产生的RGB信号的波形如图4.12所示。4.10 R 计数器输出波形4.11 R 通过比较

47、器后的波形图 4.12 R（上）、G（中）、B（下）4.2.2 亮度信号编码通道仿真亮度信号通道中仿真两个信号, 一个是行同步信号, 一个是列同步信号一个是亮度信号Y,其波形如图4.13所示将行同步脉冲在53us 时加载与亮度信号上, 叠加所得的波形如图 4.14所示。图 4.14 加载了行同步信号的亮度信号4.2.3 色度信号编码通道仿真(1) 色差信号仿真经过矩阵电路输出色差信号(R-Y)和B-Y,其波形如图4-15所示。图 4.15 仿真的色差信号波形(2)K 脉冲信号仿真K 脉冲信号的仿真波形如图 4.16 所示。图4.16仿真的K脉冲色同步信号+K(上),-K(下)两个色差信号，上面

48、的信号+K与V信号叠加，下面的信号-K与U信号叠加, 其叠加结果如图 4.17 所示。图4.17加载了 K脉冲的色差信号(3) 色副载波信号的仿真副载波信号从58.6us 以后为有效输出 ,如图 4.18a 所示 ,将其波形放大,可以观察余弦信号波形在122 6us,186.6us,314.6us 时倒相 , 倒相时间相差一个周期 64us, 所以达到了迓行倒相的要求 , 如图 4.18be 所示。(a)bcde图 4-18 副载波信号(a) 副载波总波形(b)e 逐行倒相的余弦信号(上) 、 正弦信号 ( 下)(4) 色度信号的仿真将色差信号与同步信号混合后的信号对副载波进行平衡调幅, 得到

49、色度信号和色同步信号的波形, 如图 4.19 所示。图 4.19 色度信号和色同步信号波形(5) .4 全电视信号的仿真亮度通道与色度通道的信号混合, 得到全电视信号, 其仿真波形如图 4.20所示。 .结论本论文第二章依次主要介绍了电视机的电路组成框图、彩色与黑白电视机有较大差别的部分电路、 电视广播及接收原理、 彩色电视色度学基础、 彩色电视编码原理等这些关于电视机的基本原理知识。 本论文第三章主要分了三个个部分 , 第一部分介绍了电视系统各部分结构组成及特点 , 主要包括公共信道、 伴音通道、亮度通道、色度通道、副载波恢复电路、扫描电路、开关式稳压电源、红外线遥控电路；第二部分介绍了电视

50、系统编码器建模，主要包括RGB信号发生器建模、亮度信号通道建模、色度信号通道建模、全电视信号建模; 第三部分介绍了电视信号的仿真，主要包括RGBJ号产生模块仿真、亮度信号编码通道仿真、色度信号编码通道仿真、 全电视信号的仿真。 本论文的主要构想是先系统的分析介绍电视系统的原理和各部分的特点 , 这些是建立在理论的基础上的 ; 其次就是通过仿真软件来构建电视系统模型, 从而能够动态仿真电视系统各主要环节的电视信号波形。致谢在此我要感谢所有在我论文撰写过程中帮助过的老师和同学们。首先我要感谢指导老师的悉心指导。在我的毕业论文撰写与软件仿真应用过程中 , 给我充足的理解空间去了解课题更深一层的内涵。

51、 而且老师非常注重培养我的独立分析和解决问题的能力 , 为我的毕业设计创造了好的研究空间 , 使我对自己的毕业设计也同样的严谨。同时 , 我也要感谢我寝室的室友们和我的朋友们。 他们在我的整个毕业设计期间 , 给予了我的鼓励和帮助 , 通过他们的帮助 , 我论文的很多资料、书籍以及英文翻译部分都是通过他们的帮助才得以实现的。 同样我要深深的感谢所有帮助过我的朋友。最后感谢学院为我提供了这次实践机会, 在论文即将完成之际, 我的心情无法平静 , 从开始进入课题到论文的撰写 , 有多少可敬的师长、 同学、 朋友给了我无言的帮助, 在这里请接受我诚挚的谢意! 感谢信息工程系老师的帮助和关心。参考文献

52、1 樊昌信 . 通信原理 （ 第 5 版）. 北京 : 国防工业出版社 ,20012 蔡杏山 . 电视机原理与检修. 长沙 : 国防科技大学出版社 ,20063 张远程 . 彩色电视机的原理与调试. 上海 : 上海科技出版社,19814徐明远.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用.西安：西安电子科技大学出版社,20055 邵玉斌 .Matlab/Simulink 通信系统建模与仿真实例分析. 北京 : 清华大学出版社 ,20086 沈大林 . 彩色电视机原理与维修. 北京 : 电子工业出版社,19887 刘守义 . 电视技术 . 北京 : 电子工业出版社 ,20018王学力.电视接收技术.北京：化学工业出版社，20029姜邈.电视原理与接收机.天津：天津科学技术出版社，198210李伟辉.电视原理与电视分析.北京：高等教育出版社，198711 Gallager R G.Information Theory and Reliable Communication.NewYork,196812 Peebles P Zmunication System Principles,Addison-Wesley Pu