2023年11月26日发(作者：联想扬天m4900t)

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彩色电视机-彩色电视机的三基色

彩色电视机的原理

我国彩色电视机采用超外差内载波

式接收技术。超外差是指天线接收到的

射频电视信号，经高频放大后与本机产

生的本振信号进行混频，得到固定的中

频信号。

内载波式是指利用图像中频信号和

伴音中频信号在通过检波级时，由于差

拍产生第二伴音中频信号的内差方式。

彩色电视机基本组成包括公共通

道、伴音通道、亮度通道、色度解码系

统、显像系统、扫描系统、电源系统、

控制系统等几大部分。

彩色电视机的基本组成框图 电视

机各部分的作用

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公共通道：包括高频调谐器、图像

中放电路、同步检波器等电路，作用是

对射频电视信号进行选频、放大、变频、

检波等处理得到视频全电视信号和伴音

第二中频信号。

伴音通道：主要由伴音中放电路、

鉴频电路、输出电路、扬声器等组成，

作用是将伴音第二中频信号进行放大、

鉴频、功率放大后，形成音频信号推动

扬声器重现声音信息。

亮度通道：主要由陷波器、亮度信

号处理电路等组成，作用是从图像视频

信号中分离出亮度信号，然后进行放大、

校正、延迟、直流恢复等处理，形成黑

白图像的基本信号。

色度解码系统：主要由滤波器、色

度信号处理电路、彩色副载波恢复电路、

矩阵电路等组成，作用是从图像视频信

号中分离出色度信号和色同步信号，经

处理后得到、、三个色差信号。

亮度通道、色度通道、副载波恢复

电路、解码矩阵电路四大部分又称为解

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码器。

显像系统：作用是将三个色差信号

和亮度信号混合后形成R、G、B三基色

信号，送入彩色显像管重现图像信息。

扫描系统：包括同分离电路、场扫

描电路、行扫描电路等，作用是通过行、

场扫描电路向行、场偏转线圈提供幅度

足够、线性良好的锯齿波输出电流，使

CRT完成电子扫描形成光栅。

电源系统：功能就是向整机提供符

合要求的各种电源，它主要由开关稳压

电源、行FBT两部分组成。 控制系统：

主要由微电脑控制器、遥控电路等组成，

作用是以微电脑为核心，实现对整机各

部分正常工作的自动控制，并提供显示

信号以方便观看者的调控。

高频调谐器

高频调谐器又称高频头，它是图像

信号和伴音信号的公共通道，其性能优

劣对电视机的选择性、通频带、灵敏度

和信噪比等技术指标有重要影响。

高频调谐器的作用与组成

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1. 高频调谐器的作用

高频调谐器主要有选频、放大、变

频三大作用。

选频：从天线聚积到的各种无线电

波中选择出某一个电视频道的节目，而

抑制其他的信号。选频作用由输入调谐

回路完成，它决定整机的选择性。

放大：将选择出的高频电视信号进

行约20dB的放大，以满足混频器所需要

的信号幅度，并提高信噪比。该功能由

高频放大器完成，它决定整机的信噪比。

变频：将高频图像载波、高频伴音

载波与本振信号进行差拍，输出固定的

38MHz中频图像信号和第一伴音中频信

号。

2．高频调谐器的组成

高频头组成包括输入回路、高频放

大器、混频器和本机振荡器等。

高频头组成框图3．对高频头的性能

要求

具有足够的通频带和良好的选择

性。要求高频头通频带应≥8MHz，通频

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带内特性平坦。要求邻频和镜频抑制比

≥40dB，中频抑制比≥50dB。

本振频率稳定度高，对外辐射小。

电子调谐器的内部结构与原理

1．高频调谐器分类

按调谐方式分为机械调谐式和电子

调谐式，电子调谐式又分为全频道式和

全增补式。机械调谐式是通过开关切换

电感绕组来改变调谐，在较早期的电视

机中使用；电子调谐式是通过改变调谐

回路变容二极管两端反压来改变回路电

容进行调谐。目前生产的彩色电视机均

采用不仅能接收标准电视频道节目，还

能接收有线电视增补频道电视节目的全

频道电子调谐器。

2．电子调谐器组成

电子调谐器内有三个调谐回路，分

别设置在输入回路、高频放大器和本机

振荡器，而且其频率可同时调谐改变。

电子调谐器内部框图3．电子调谐器

原理

根据电子调谐器电路框图，U、V两

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个频段基本上独立，但在U频段工作时，

V频段的混频级作为U频段的一级中频

放大，以提高U频段的增益。高放级一

般是由场效应管和双调谐回路组成的具

有延迟AGC可控放大器。调谐电压BT

分别加在各变容二极管上，通过改变调

谐电压可改变谐振电容量，实现在本频

段内选台。U、VH、VL频段工作电压

BU、BH、BL由开关二极管控制，通过

开关二极管导通切除部分调谐电感，实

现频段切换。混频级一般由共基极正弦

自激振荡器组成，AFT电压加在UHF和

VHF本振级的变容二极管上，当本振频

率或输入信号频率漂移时，能自动调节

频率为准确值。

电子调谐器依靠开关二极管导通完

成对BU、BH、BL频段的切换，改变加

在变容二极管上的调谐电压进行选台。

变容二极管是一种结电容变化范围较大

的晶体二极管，工作在反向截止状态，

当调谐电压在0～-30V变化时，结电容

可在18～3pF之间变化，变容比

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Cmax/Cmin= 6。

由于变容二极管结电容的变容比约

为6，而VHF频段12个频道的中心频率

为～219MHz，其频率比

K?=?max/?min=，相应地要求变容二极管

的变容比为Cmax/Cmin=K?2=，仅利用

变容二极管的变容比不能满足1～12频

道选台要求。为此电视标准规定将VHF

频段分为两段，即VL段的1～5频道和

VH段的6～12频道。

高频调谐器的外特性

电子调谐器型号不同，其端口数量

为8~12个不同。

高频调谐器的外部端口 470MHz全

频道增补高频调谐器

470MHz全频道增补高频调谐器采

用超小型元器件，具有输入阻抗高、跨

导高、噪声低、动态范围大、AGC特性

好的优点。

470MHz全频道增补高频调谐器，

接收信号频率的可调范围和本振频率可

调范围能覆盖世界各国所有广播电视节

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目的台位频率，也可接收所有CATV电

视台信号和CCIR信号。它是将VH段的

频率起点从提到，终点延伸到470MHz，

UHF频段还和其他电调谐高频头一样，

高放级调谐频率从～。

实用高频头外围电路分析

创维4Y-01型机芯高频调谐器及其

外围电路的电原理图该机芯采用

470MHz全频道增补高频调谐器， U、

VH、VL各频段的工作电压BU、BH、

BL由中央处理器CPU提供一个控制信

号，通过三极管V001、V002、V003的

开关和电压转换作用，在C101、C103、

C105上转换成相应的直流电压馈入，实

现频段选择。调谐电压BT也是由CPU

发出控制指令，经V005组成的电压变换

器，再由C极的RC回路组成低通滤波

器变换为0~30V连续可调的直流电压实

现频段内的调谐选台。这样不但完全免

除手工调谐选台、换台等操作过程，也

省去设置电子波段开关而使电路简化。

AGC电压和AFT电压由图像中放

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集成电路的相应输出端口提供，分别送

入高频放大级和本振级。中频信号从IF

端输出，经C107耦合、V101放大后由

C极经C109送入图像中放电路。

BM端为本振、混频、预中放、缓

冲级提供电源，供电电压为+5V。

图像中放通道

图像中放通道的作用与组成

1.图像中放通道的作用

图像中放通道电路的主要作用是对

高频头输出的中频信号进行处理，得到

全电视信号和第二伴音中频信号，同时

还要产生中放电路本身及高频调谐器所

需的AGC电压、高频调谐器及CPU所

需的AFT电压。

2．图像中放通道的组成

图像中放通道由预中放、声表面波

滤波器、图像中放、视频检波、视频放

大、自动消噪电路、AGC电路、AFT电

路等部分组成。除预中放、声表面波滤

波器由分立元件电路组成外，其他电路

均在集成电路内部。

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图像中放通道电路的组成框图3．图

像中放通道的技术要求

幅频特性良好。电视机对中放通道

的幅频特性有专门要求。

中放通道幅频特性曲线选择性良

好。为提高选择性，避免临近频道的相

互干扰，在曲线上设置有30MHz、、频

率吸收点。目的是抑制上邻图像中频和

下邻频道的伴音中频干扰以及的差拍干

扰。

电压增益足够大。整机灵敏度主要

是由图像中放决定，在保证信噪比前提

下，要求图像中放的增益>60dB，同步检

波器的增益>10dB，总增益为70dB以上。

AGC控制范围宽。图像中放的AGC

控制范围要求>40dB。

工作稳定性良好。

图像中放通道的工作原理

1. 中频预放级

中频预放级又称为预中放，主要作

用是将高频调谐器输出的中频信号不失

真的放大15dB左右，以弥补声表面波滤

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波器的插入损耗。一般由共发电路附加

频率补偿电路组成。

2．声表面波滤波器

声表面波滤波器作用是一次形成中

放通道所需要的幅频特性曲线，它是利

用压电材料的压电效应和逆压电效应实

现电—机械波—电信号之间的转换。特

点是体积小、重量轻、电路简单、一致

性好、无辐射、免调试等优点。但存在

插入损耗。

声表面波滤波器原理结构示意图

3．图像中放级

图像中放级作用是将图像中频信号

放大60dB以上，由三级具有AGC可控

的高增益宽带的集成差分放大器组成。

4．视频检波器

视频检波器作用是对图像中频信号

进行同步检波，得到全电视信号。同时

将图像中频和第一伴音中频信号再一次

混频，产生出第二伴音中频信号送入伴

音通道。同步检波器由模拟相乘器和低

通滤波器组成。 同步检波器组成框图

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5．自动增益控制电路

自动增益控制电路作用是当接收到

的电视信号强弱变化时，保持视频检波

输出的信号幅度基本不变。 AGC电路

跟据AGC电压取得的方式不同可分成

三种：平均值式、峰值式和键控式电路。

平均值式是将检波器输出信号的平均值

作为AGC电压。AGC电压不只与接收

信号强弱

有关，而且还与图像内容有关，因

此这种控制方式会使图像质量变差，一

般不宜采用。

键控式是利用行扫描逆程脉冲作为

键控脉冲，从全电视信号中取出同步脉

冲进行峰值检波，取得UAGC。此电压

只反映输入信号强度，与图像内容无关。

峰值式是采用峰值检波器，检波输

出的UAGC仅反映输入信号的峰值，而

与图像内容无关。 集成AGC电路组成

框图集成AGC电路的外围接口一般只

有IF AGC滤波、RF AGC滤波、RF AGC

调整、RF AGC输出四个。

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6．自动频率微调电路

AFT电路作用是使其本振频率能自

动地稳定在正常值，以保证电视机所收

看的彩色电视图像质量稳定。另外，AFT

电路在自动扫描搜索频道时，还可以作

为完成自动扫描搜索频道和锁台的识别

信号。 AFT电路组成框图7．自动消

噪电路

ANC电路相当于限幅器，主要作用

对幅度超过同步电平的黑噪声干扰信号

进行限幅消噪，排除黑点噪声和可能对

同步信号的干扰；同时对幅度超过白电

平的白噪声干扰信号进行限幅消噪，排

除亮点干扰。ANC电路可分为截止型和

对消型两种类型，点击看ANC电路模

型。

实用图像中放通道电路分析

采用LA76810集成电路机芯的图像

中放及其外围电路的电原理图图像中频

信号经预中放V101放大，由声表面波滤

波器形成标准的幅频特性曲线，并转

换成双端输入到LA76810的第5、6

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脚，内部有三级AGC可控的差分放大

器，具有较宽的动态范围和较好的幅频

特性，可满足不同制式、不同幅度中频

信号的放大，放大后的中频信号送入锁

相环检波电路。

PLL检波电路由视频检波器和中频

载波发生器组成，中频载波发生器采用

PLL锁相环控制方式，第48、49脚外接

38MHz中频振荡网络，第50脚外接PLL

环路滤波器。中频载波发生器产生与图

像中频信号同步的中频载波信号送入视

频检波器，检出的视频信号经内部伴音

中频陷波和视频放大后，由第46脚输出

频率稳定的视频信号。同时，视频检波

器还将图像中频载波与第一伴音中频进

行二次混频处理，产生第二伴音中频信

号从第52脚输出。

中频载波发生器产生的中频载波与

图像中频信号，在PLL检波电路中进行

比较，产生的误差电压作为AFT电压从

第10脚输出送入中央处理器，为CPU

提供调谐信息使其能输出调谐校正电压

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送入本振级，保证图像中频信号的频率

准确。

亮度通道

亮度通道的作用与组成

1. 亮度通道的作用

亮度通道是彩色解码器的重要组成

部分之一，作用是完成对亮度信号的分

离、放大和整形处理，实现亮度和对比

度控制等任务。亮度通道相当于黑白电

视机中的视频处理系统。

2．亮度通道的组成

亮度通道由陷波器及自动清晰度控

制、轮廓补偿、黑电平箝位、延时、消

隐等电路组成，而且与检波输出、FBT、

基色矩阵电路以及中央控制器等部分有

衔接。

一个电视是由以下八大部分构成:

1,电源电路(负责给各级进行第一次

供电)

2,行场扫描电路(负责横向和纵向扫

描,给CPU字符显示电路输入消隐信号

和电路的第二次供电) 3,高中放电路(负

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责接受有限电视信号,并进行分频滤波处

理,得出彩色全电视信号和伴音信号)

4,色解码电路(负责对彩色全电视信

号进行同步分离送往行场扫描电路,以及

对色度亮度解码,送往视放电

路)

5,视放电路(负责对现象管的三基色

信号进行功率放大)

6,伴音电路(负责对中放电路输出伴

音信号进行放大处理送往喇叭)

7,CUP控制电路(负责对以上所有电

路进行控制检测)

8,显象管(显象管就是负责呈现图象

的荧光屏)

彩色电视机主要是将接收到的彩色

全电视信号逐一分离出三基色信号通过

彩色显象管显示出图象，同时将伴音信

号转换成音频信号去推动扬声器还原出

声音。彩色全电视信号就是由电视台发

射的无线电视信号以及通过有线电缆传

输的有线电视信号，它是由亮度信号、

色度信号、色同步信号及复合同步信号、

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复合消隐信号等组成。彩色电视机基础

知识

第二章：彩色电视基础知识

课题一：色度学基础

课型： 理论

教学目的：

1、掌握光与色的关系

2、掌握人眼的视觉特性和彩色三要

素

3、掌握三基色的原理及三基色的选

定

重点：

人眼的视觉特性和彩色三要素

难点：

三基色的原理及三基色的选定

教学过程：

Ⅰ、组织教学

Ⅱ、理论内容

一、相关知识

光和色

1.可见光的特性

光学理论告诉我们,光是一种以电磁

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波形式存在的物质,人眼可以看见的光叫

可见光,它是波长范围为380nm到780nm

之间的电磁波,

从电视角度看,可见光有如下特性:

(1)可见光的波长范围有限,它只占

整个电磁波波谱中极小的一部分。

(2)不同波长的光呈现出的颜色各不

相同,随着波长由长到短,呈现的颜色依

次为:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,

(3)只含有单一波长的光称为单色光;

包含有两种或两种以上波长的光称为复

合光,复合光作用于人眼,呈现混合色。

(4)太阳发出的白光中包含了所有的

可见光,若把太阳辐射的一束光投射到棱

镜上,太阳光会经过棱镜分解成一组按

红、橙、黄、绿、青、蓝、紫顺序排列

的连续光谱。

2. 物体的颜色

物体的颜色有两种不同的来源：一

种是发光体所呈现的颜色；另一种是物

体反射或透射的彩色光。

物体呈现的颜色是由于物体反射或

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透射光的种类不同而产生的，那么物体

呈现的颜色显然与照射它的光源有关。

物体不能通过其颜色来判断光谱的

分布。这是因为同一颜色可由不同的光

谱分布而获得。

人眼的视觉特性和彩色三要素

1、人眼的视觉特性

物体有选择地吸收、反射或透射不

同波长的光是物体固有的物理特性，它

决定了该物体的颜色。而人们感觉到光

的颜色和光的亮度却是人眼的生理结构

特点造成的。人的视觉主要是由于光射

到眼睛的视网膜上而引起的。

人眼的亮度视觉

亮度感觉,即包括人眼所能感觉到的

最大亮度与最小亮度的差别及在不同环

境亮度下对同一亮度所产生的主观亮度

感觉。

1)人眼可以感觉到的亮度范围虽然

相当宽,但当眼睛适应于某一平均亮度后,

能分辨的亮度范围就比以主观感觉“亮”

与“暗”为界的范围缩小了。

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2)在不同的环境亮度下,同样的亮度,

给人的主观亮度感觉却完全不同。

3)当人眼适应于不同的平均亮度后,

可分辨的亮度范围也不相同。

上述特性说明：电视重现景象的亮

度无需等于实际景象的亮度，只要保持

重现图像的对比度，就会有十分逼真的

感觉。

人眼的彩色视觉

光敏细胞有两种，一种是杆状：在

低照度下辨别明暗，对彩色 不敏感 。

锥状：既可以辨别明暗，又可以辨别彩

色。

锥状细胞又分为三类,分别称为红

敏、绿敏和蓝敏。如果某束光线只能引

起某一种光敏细胞兴奋,而另外两种光敏

细胞仅受到很微弱刺激,我们感觉到的便

是某一种色光。

因此，在摄取彩色景象时，若用三

个分别具有与人眼三种锥状细胞相同光

谱特性的摄像管，分别摄取红、绿、蓝

三个彩色分量的信号，经处理、传输，

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再通过显像管的红、绿、蓝荧光粉受电

子束轰击发光，即可重现彩色图像。

2、彩色三要素

对于彩色光通常可由亮度、色调和

色饱和度三个物理量来描述,这三个量常

被称为彩色三要素。

亮度：是指彩色光作用于人眼引起

的明暗程度的感觉，以Y表示，亮度与

色光的能量和波长有关。

色调：彩色光的颜色类别，物体的

色调取决于反射或透射物体的光谱成

分。

色饱和度：颜色的深浅程度。在某

一色调的彩色光中掺入白光，会使其饱

和度下降。 色调和色饱和度统称为色

度。所谓彩色图像的传输，实质是传输

图像像素的亮度和色度。

3、三基色

由前面所述，不同光谱成分的光经

混合能引起人眼有相同的彩色感觉；单

色光可以由几种颜色的混合光来等效；

几种颜色的混合光也可以由另外几种颜

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色的混合光来等效；这一现象称为混色。

实验中发现：只要选取三种不同颜

色的单色光按一定比例混合就可以得到

自然界绝大多数彩色，具有这种特性的

三个单色光叫基色光，对应的三种颜色

称为三基色。彩色电视中所采用的三基

色分别是红色、绿色和蓝色。

三基色原理告诉我们:

(1)三基色必须是相互独立的,即其

中任一种基色都不能由另外两种基色混

合而产生。

(2)自然界中的大多数颜色,都可以

用三基色按一定比例混合得到。

(3)三个基色的混合比例,决定了混

合色的色调和饱和度。

(4)混合色的亮度等于构成该混合色

的各个基色的亮度之和。

4、混色方法

把三基色按照不同的比例混合获得

彩色的方法称为混色法。彩色电视系统

中采用的是相加混色的方法。

红光+绿光=黄光

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红光+蓝光=紫光(品光)

绿光+蓝光=青光

红光+绿光+蓝光=白

实现相加混色还有如下几种方法:

(1) 空间混色法。

(2) 时间混色法。

(3) 生理混色法。

5、彩色重现原理

彩色显像管与黑白显像管不同,黑白

显像管所作用的图像信号只有亮度信号,

亮度信号控制电子束的强弱,在荧光屏上

激发出不同的亮光,因而形成黑白图像。

彩色显像管与黑白显像管的最大区别在

于它有三个电子束,分别对应红、绿、蓝,

且彩色荧光粉不是平涂在荧光屏上,而是

按红、绿、蓝各一点组成的三色荧光点

为一组,以品字形排列布满全屏,荧光屏

的后面设置有荫罩板。

二、本课题简单小结

三、布置课后练习

课题二：彩色图像的传输

课题： 课型

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教学目的：

1、掌握实现兼容制的基本条件和基

本原理

2、掌握、了解实现兼容的基本方法

重点：

兼容制彩色电视基本条件和基本原

理

难点：

显示兼容的基本方法

教学过程：

Ⅰ、组织教学

Ⅱ、理论内容

一、相关知识

兼容制的彩色电视

1、兼容制的基本条件

彩色电视信号既要使彩色电视机呈

现彩色图像，又要使黑白电视机呈现黑

白图像。 所以必须要求彩色电视信号是

由亮度信号和色度信号两部分组成。

彩色电视信号应具有黑白电视信号

相同的频带宽度。

彩色电视必须采用与黑白电视相同

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的图像载波、伴音载波及图像和伴音的

调制方式，以及采用同样的行、场扫描

方式、扫描频率和复合同步、复合消隐

信号。

2、兼容制彩色电视基本原理

按照兼容制彩色电视的要求，彩色

电视信号的传送必须采用单通道传送。

这种传送方式不是直接传送三基色信

号，而是先把三基色信号经过一个编码

器处理后，得到的彩色电视信号频带可

减小到与黑白电视一样，因而能与黑白

电视兼容。

3、三种具有兼容特性的彩色电视制

式

什么是电视制式：完成电视信息的

发送和接收总要采取各种不同的特定组

合、传递方式来实现，这种特定的方式

就称为电视制式。

三种彩色电视制式：世界上现行的

彩色电视制式有NTSC制、PAL制和

SECAM制。三种制式的共同特点是把摄

像机输出的R、G、B三基色彩色图像信

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号，通过编码器变换称一个亮度信号Y

和色差信号，但主要区别在于色差信号

调制副载波的方法及色度形成和传输方

法不同。

1）NTSC制：NTSC制又称正交平

衡调幅制。这种制式的特点是将两个色

差信号分别对频率相同而相位相差90°

的副载波进行正交平衡调幅，即用一个

副载波传送两个色差信号。

采用正交调制的NTSC制色度信号

对亮度信号的干扰小，而且亮度信号与

色度信号易于分离，兼容性好。缺点是

对相位失真十分敏感，容易造成明显的

色调畸变。

2）PAL制：又陈为逐行倒相正交平

衡调幅制，是为了克服NTSC制对象为

敏感的缺点而产生的又一种彩色电视制

式。

PAL制基本保留了NTSC制得优点，

但性能较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。

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3）SECAM制：这种制式特是为了

克服NTSC制相位敏感性而设计的。它

与前两种制式不同的特点是两个色差信

号不是同时传送，而是逐行轮流、交替

传送，因而在同一时间内在传输通道中

只有一个信号存在。

由于调频可以采用限幅来消除干

扰，而且对相位失真不敏感，因而减小

因相位失真和幅度变化引起的色调和色

饱和度失真，远距离传送彩色电视信号

效果好。 其兼容性较差，图像清晰度比

前两种制式差。

实现兼容的基本方法

1、传输信号的选择原理

亮度信号：要实现彩色电视与黑白

电视兼容，根据兼容制条件，必须在彩

色电视信号中传送一个反映图像的亮度

的信号。

色差信号

1）兼容性彩色电视信号中，除了亮

度信号外，还需要一个仅包含色调和饱

和度的色度信号。由于三基色信号中既

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包含了亮度信号也包含了色度信号。为

了得到仅包含色度信息的信号，可从三

个基色信号中减去亮度信号就得三个仅

含色度的信号，我们通常称之为色差信

号。

实际在三个色差信号中，只需选取

其中两个色差信号就能达到传送色度信

息的目的。因此为了减小传送信号的频

带和提高其信噪比，通常都选用幅度较

大的ER-Y、EB-Y色差信号传送色度信

息。

二、本课题简单小结

三、布置课后练习

课题三：正交平衡调幅

课型： 理论

教学目的：

1、掌握平衡调幅概念、正交调幅的

概念和为什么采用正交调幅

2、掌握平衡调幅波的特点

重点：

平衡调幅的概念、正交调幅的概念

和为什么采用正交调幅

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难点：

平衡调幅波的特点

教学过程：

Ⅰ、组织教学

Ⅱ、理论内容

一、相关知识

正交平衡调幅

不同的彩色电视制式对彩色电视信

号按某种特定的方式进行不同的处理。

NTSC制采用正交平衡调幅的方法，它

在一个载波频率上传送两个互相独立的

色差信号。两个色差信号调幅后得到的

已调信号称为色度信号。

1、平衡调幅

什么是平衡调幅：就是抑制载波调

幅。它与普通调幅的不同之处就在于平

衡调幅不输出载波信号。

为什么要抑制副载波：因为在普通

调幅波的三种频率成分中，载频具有最

大的能量，两个边频的能量最小。然而，

调制信号的信息是包含在两个变频中

的。因此，将无用的载频成分抑制掉，

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即采用抑制副载波的平衡调幅波来传送

色度信号能减少色度信号对亮度信号的

干扰。

平衡调幅波的特点

1）平衡条幅波的幅度与调制信号幅

度的绝对值成正比，而与载波的幅度无

关。

2）每逢调制信号为过零时，平衡调

幅波包络里波形倒相180°。

3）平衡调幅波的相位由调制信号和

载波共同决定。当调制信号为正值时，

平衡调幅波与载波同相；当调制信号为

负值时，平衡调幅波与载波反相。

4）平衡调幅波的包络不再是原来的

调制信号。因而不能用普通的包络检波

器检出原来的调制信号。必须使用同步

检波器才能解调出原调制信号。

2、正交调幅

什么是正交调幅：将两个调制信号

分别对频率相同、相位相差90°的两个载

波信号进行调幅，然后再将它们矢量相

加，就得到正交调制信号，这种调制方

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法叫正交调幅。

为什么采用正交调幅信号：因为色

差信号有两个，即UB−Y和UR−Y，为

了节约频带宽度，副载频只选择了一个。

为了使一个副载波同时携带两个色差信

号而互不干扰以及在接收端使两个已调

色差信号便于分离，NTSC制采用正交

平衡调幅技术。

色差信号的正交平衡调幅：将UB−Y

和UR−Y分别对两个正交副载波进行平

衡调幅，即两个色差信号的平衡调幅器

的副载波频率相同而相位相差90°，故称

为正交平衡调幅。

NTSC制彩色全电视信号

满足兼容性彩色电视的基本条件和

色差信号实现正交平衡调幅的要求，

NTSC制编码器的基本组成如下图所示。

其编码过程如下：

首先把彩色摄像机送来的ER、EG、

EB三基色信号，经编码器矩阵编成亮度

信号EY和色差信号ER-Y、EB-Y。 色

差信号经低通滤波器将其压缩到范围内

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后，分别送入平衡调幅器对色负载波进

行平衡调幅，输出为已调色差信号，它

们在加法器叠加成色度信号F。 亮度信

号EY经放大后通过加法器与彩色同步

机送来的复合消隐、复合同步信号叠加，

再经均衡延时线，使亮度和色度信号同

时到达加法器叠加成彩色全电视信号。

解码是编码的逆过程。所以解码器

的任务是：从彩色全电视信号中把亮度

信号和色度信号分离开来，各自进入相

应的通道；然后将色度信号中的两个色

度分量分离开并分别进行同步检波，解

调出色差信号；最后把亮度信号及色差

信号送入解码矩阵电路，变换为三基色

信号。

二、本课题简单小结

三、布置课后练习

课题四：彩色电视简介

课型： 课型

教学目的：

1、掌握彩色电视机的基本组成

2、掌握彩色电视机的信号处理过程

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重点：

彩色电视机的基本组成

难点：

彩色电视机的信号处理过程

教学过程：

Ⅰ、组织教学

Ⅱ、理论内容

一、相关知识

彩色电视机的基本组成

彩色电视机的任务同黑白电视接收

机一样，重放发送端伴音和重现发送端

图像。

彩色电视机主要由高频调谐器、中

频电路、伴音电路、解码电路、行、场

扫描、开关电源和遥控系统及彩色显像

管组成。

1、彩色电视机与黑白电视机共有的

电路

彩色电视机的某些电路在功能上虽

然与黑白电视机相同，但结构上存在很

多差异，两者元件基本不能通用。

电路结构基本相同电路：中频电路、

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伴音电路、行、场扫描电路

功能相同但电路结构不同的电路：

这部分主要由电源电路及高频调谐器系

统。

1）黑白电视机采用的是串联式稳压

电源，彩色采用的是开关型稳压电源。

2）黑白电视机的高频头采用机械式

高频头，而彩色电视机采用电调谐高频

头

2、彩色电视机特有的电路

彩色解码电路：为了适应彩色电视

机的特殊需要——再现彩色图像，彩色

电视机有一个特殊的电路——解码电

路。它由亮度通道、色度通道、副载波

恢复电路、基色矩阵电路组成。

遥控系统：为了方便操作，目前电

视机都设有遥控系统，采用红外线遥控

技术和电脑控制技术，实现在一定距离

内对电视机进行各种功能的操作。

AFT电路：是为了保证重现色彩图

像的质量而设置的。用来控制电调谐高

频头内部本振电路的频率，防止本振频

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率漂移。从而保证输出稳定的中频。

彩色显像管、枕形校正：彩色显像

管比黑白显像管复杂，附属的电路及元

件也多。

彩色电视机的信号处理过程

高频调谐器将天线接收到的或有线

电视台送来的电视射频信号变为电视中

频信号，再经过中频放大、视频检波及

视频预放，得出全电视信号及第二伴音

中频信号。其中，第二中频伴音信号送

往伴音电路，经过滤波、限幅放大及鉴

频还原出音频信号，经功放推动扬声器

放音。彩色全电视信号送入解码器后又

分为三路：一路到亮度通道，对亮度信

号进行处理；一路到色度通道，选出色

度洗脑进行处理后得到红、绿、蓝三个

色差信号；另一路到副载波恢复电路，

最终得到基准副载波和逐行倒相副载

波。最后，在基色矩阵中再将亮度通道

和色度通道输出的亮度信号和三个色差

信号进行矩阵相加，还原出三基色图像

信号，并送至末级视放电路放大到足够

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激励彩色显像管重现彩色图像。

另外，彩色全电视信号还有一路送

往同步分离电路，分离出复合同步信号

后，分别送到行场扫描电路，这部分电

路的作用是产生线性的锯齿波电流，童

工给偏转线圈使电子束均匀扫描，并通

过末级视放将放大的三基色信号去控制

电子束强弱，在显像管屏幕上显示彩色

图像。另外扫描电路还产生电视接收机

部分电路及显像管需要的中、高电压。

二、本课题简单小结

三、布置课后练习彩色电视机彩色

全电视图像信号的模拟

彩色电视机彩色全电视信号的模拟

一、题目分析

彩色电视机成像原理

彩色图像的显示基于三基色的原

理。任何彩色都可以用红绿蓝三种基色

配合而产生基本相同的视觉效果。彩色

管不同于黑白管，它有产生三种基色的

荧光屏和激励荧光屏上数以万计的三基

色单元的三个电子束。只要三基色荧光

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粉所产生的光的分量不同，就可以形成

自然界的各种彩色。如红绿蓝三基色的

光通量依一定的比例配合就成白光。红

和绿配合就成黄光。红和蓝配合就成紫

光。只有红枪的电子束激发红粉则发红

光，只有蓝束激发蓝粉则发蓝光，只有

绿束激发绿粉则发绿光。如果三束电流

均为零则呈黑色。彩色电视信号传输不

同于黑白电视之处就是除亮度信号外还

有一个色度信号。彩色电视机接收这两

个信号，经过处理后分解为三个亮度信

号分别去调制相应的电子枪。

彩色电视信号

电视制式：是电视广播与接收机之

间约定的特定方式或技术规范。电视制

式包括了黑白电视制式和彩色电视制式

两部分。兼容制是指彩色和黑白电视节

目可以互看的电视制式。兼容制彩色电

视制式要求：彩色电视信号中要有一个

亮度信号，被黑白电视机接收显示黑白

图像，又能被彩色电视机显示彩色图像

的亮度；彩色电视信号中应有反映图像

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彩色的色度信号，用来传送图像的彩色。

彩色电视机与黑白电视机采用相同的黑

白制式。

世界上现存的三种兼容制彩色电视

制式：1．NTSC制——正交平衡调幅制。

这种制式是用色差信号对彩色副载波进

行正交平衡调幅，所以也称做正交平衡

调幅制。该制式兼容性较好，具有图像

色彩清晰及电视接收机电路结构简单等

优点，但它对信号相位失真十分敏感，

容易产生色调失真。采用NTSC制的国

家和地区主要有美国、日本、加拿大、

墨西哥及中国台湾等。NTSC彩色电视

制的主要特性是：一帧图像的总行数为

525行，分两场扫描。行扫描频率为

15750Hz，周期为μs；场扫描频率是

60Hz，周期为；帧频是30Hz，周期。每

一场的扫描行数为525/2=行。除了两场

的场回扫外，实际传送图像的行数为480

行。2．PAL制,采用PAL制的国家主要

有德国、芬兰、奥地利、中国等。

3．SECAM制,采用SECAM的国家主要

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有前苏联、法国、东欧各国及部分非洲

国家。

NTSC制、PAL制和SECAM制均可

与黑白电视兼容，但因各种制式对色度

信号传输处理的方式及解调电路存在差

别，使得它们之间不能相互兼容。三种

制式各有优缺点，所以它们能共存至今。

本题利用MATLAB强大的图像处

理功能仿真彩色全电视信号，直观反映

彩色全电视图像的信号特点。众所周知，

在数学上，图像可以用矩阵表示出来，

矩阵中元素表示图像中

的一个点，称为像素，图像的总像

素等于矩阵中元素总的个数。对于灰度

图像，矩阵元素的值等于对应像素的亮

度值。通常规定的亮度取值在0~255之

间，用来表示256级灰度，0表示最暗，

255表示最亮，这样，一个像素就可以用

8bit来表示。对于彩色图像，最常见的

是RGB的表示格式，一个像素由红、绿、

蓝3种颜色分量组合而成。相应地，表

示像素的矩阵元素就是一个3元素组成

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的向量。

全电视信号是电视视频基带内传输

图像的复合信号。黑白电视的全电视信

号包括：扫描逆程期间的行(水平)、场(垂

直)扫描同步和消隐信号、扫描正程时间

的黑白亮度信号。其中同步信号使收发

的扫描同步，以保证接收图像的稳定重

现；消隐信号用来消除回扫亮线干扰；

黑白亮度信号供黑白或彩色电视机接收

黑白电视图像。在彩色广播中，为了兼

容黑白电视信号传输模式，不能直接将

三基色矩阵作为三路信号传送，而需要

将三基色信号转换为亮度信号Y和两个

色差信号R0和B0。其中，两个色差信

号使用正交平衡调制后与亮度信号叠

加。由于电视图像信号是以行为周期的

近似周期信号，在频谱上看，其信号能

量集中在以行频率15625Hz为间隔的谱

线附近。这样，如果选择正交平衡调制

载波频率为fc=(n+)fh，则能避免与亮度

信号的干扰。彩色电视的全电视信号除

有同于黑白电视的内容外，还有色同步

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信号和色度信号。其中色同步信号在扫

描逆程期间传送，在NTSC制和PAL制

中,它提供接收解码器所需色副载波的频

率和相位基准。色度信号在扫描正程期

间和黑白亮度信号同时传送，它占用视

频基带的高频端少部分。经解调得到两

个色差信号，黑白亮度信号占用视频基

带自低频以上的大部分，除供黑白电视

机接收黑白图像，还和两个色差信号一

起进入矩阵网络在接收端，将解调出来

的亮度信号Y和两个色差信号恢复为三

基色信号，最后分别送入彩色电视机的

R、G、B3个电子枪，产生彩色图像。

二、数学原理

转换为亮度信号Y和两个色差信号

R0和B0转换方程为：

Y=++

R0=R−Y

B0=B−Y

为了避免过调制，实际传输过程中

还需要对两个色差信号进行压缩，得到

压缩色差信号V和U为：V=；U=。在

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NTSC制式中，副载波频率选为fc==

，NTSC制式中彩色全电视信号中

图像信号S表示为

S=Y+Vcos2πfct+Usin2πfct

设仿真采样率为20MHz，这样可以

仿真计算的最高频率为10MHz。一行中

的图像信号传输时间为49μs,故每行图像

的相应采样点数为980点。如果使用的

图像矩阵中每行元素数不为980，那么可

用插值方法得出所需的采样点数。

消隐脉冲时长为15μs，用300个采

样点表示，其中设第103~197点表示μs

的行同步脉冲，第220~265点表示色同

步载波，其余表示消隐脉冲。色同步载

波设为c t =πfct

在仿真编程中，还需要将图像矩阵

中的像素取值范围转换为视频信号规定

的表示范围以及进行相应的数据类型转

换。得到的彩色电视信号图像如下图：

三、解题过程

构建彩色RGB图像，并保存为名为

colorbar的tif格式图像

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clear;

r=;

g=;

b=;

n=30;

s=ones(n,1);

r=s*r;

r=reshape(r,1,n*8);

g=s*g;

g= reshape(g,1,n*8);

b=s*b;

b= reshape(b,1,n*8);

m=200;

s=ones(m,1);

r=s*r;

g=s*g;

b=s*b;

I(:,:,1)=r;

I(:,:,2)=g;

I(:,:,3)=b;

I=uint8(I*255);

imshow(I);

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imwrite(I,,tif);

将制作的图像“”转化为彩色电视的

全电视信号 clear;

i=imread();

figure(1);

imshow(i);

i=double(i);

=size(i);

i= ()./(255).*i+;

r=i(:,:,1);

g=i(:,:,2);

b=i(:,:,3);

r=reshape(r,1,m*n);

g=reshape(g,1,m*n);

b=reshape(b,1,m*n);

y=*r+*g+*b;

r_y=r-y;

b_y=b-y;

v=*r_y;

u=*b_y;

f_c=*15625;

tuY=;

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tuV=;

tuU=;

for h=1:(m-2)

s(1280*h+(1:102))=;

s(1280*h+(103:197))=1;

s(1280*h+(198:300))=;

s(1280*h+(301:1280))=tuY(h*980+(-1:97

8));

sv(1280*h+(1:300))=0;

sv(1280*h+(220:265))=;

sv(1280*h+(301:1280))=tuV(h*980+(-1:9

78)); su(1280*h+(1:300))=0;

su(1280*h+(301:1280))=tuU(h*980+(-1:9

78)); end

t=0::*(length(s)-1);

f_v=sv.*cos(2*pi*f_c.*t);

f_u=su.*sin(2*pi*f_c.*t);

c=f_v+f_u;

TVsignal=s+c;

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figure(3);

plot(t,s);

xlabel(时间);

四、结果分析

图彩色图像

图彩色全电视信号的仿真波形

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