黑白全电视信号的组成

一、 黑白全电视信号的组成

1． 图像信号

（1）波形

图像信号是黑白全电视信号的主体。 它是在场扫描正程期间的行正程期 内传送。图像信号就是发送端由摄像管将实际景象的光信号转换而成的电 信号，然后经信道传输给显像管的。由于图像信号是随机的，因而图像信 号电平亦是在一定范围内随机起伏的，其幅度介于全电视信号最大幅度的 12.5%-75%之间。75%处是黑电平，12.5%处是白电平（对负极性信号而言）。 如图1-15(b)所示。

图1-15视频信号=图像信号+消隐信号+同步信号

（2）特点

① 相关性

对于一般的活动图像，由于在垂直方向上变化缓慢，而且每帧图像显示 575 行（行正程时间），故相邻两行的图像信号差别是很小的。因此，在帧 间与行间具有较强的相关性。

对于静止图像而言，则具有行重复性，或帧重复性，即周期性。

② 单极性

图像信号含有直流分量， 它的数值总是在零值以上或以下的一定电平范 围内变化的，也就是说它不会跨越零值上下两个区域，这称之为单极性。 因此，图像信号具有平均值，它的这种平均值确定了图像的背景亮度。

2． 行消隐、行同步（辅助信号）

（1）行消隐信号

① 作用：行消隐信号的作用是确保在行逆程期间摄像管和显像管的扫 描电子束截止，不传送图像信息。

② 波形图

行消隐信号的波形如图1-15（c）所示。

行消隐信号的脉冲宽度12µs。

行消隐信号的幅度75%。

（2）行同步信号

① 作用：行同步信号的作用是保证收发两端电子束行扫描的步调完全 一致。

② 如何保证同步

A．收发两端每秒扫描的行数应相同，即同频。

B．收发两端电子束在水平方向扫描的位置要一、一对应，即同相。

③ 行同步信号的波形

行同步信号的波形见图1-15（d）。

行同步信号的脉冲宽度4.7µs。

行同步信号的前沿滞后行消隐信号前沿1.3µs。

行同步信号的幅度25%。

图1-15（a）为一行黑白全电视信号（视频信号）

④ 行不同步时的影响

行不同步时的影响如图1-16所示。

A．行频变高。当接收端行频高于发射端时，其周期小于 64µs，就会把 下行的消隐信号扫在荧光屏的左边，即在这一行的左边开始出现一黑点。

由于逐行累积，此黑点会一行一行向右下方移动，在屏幕上出现从左上方 到右下方的消隐黑斜条。

B．行频变低。与上述情况相反，会出现由右上向左下方倾斜的黑消隐 条。

C．收发两端同频，但起始相位差半行时。图像虽能稳定，但却会被分 裂而形成畸变。

图1-16行不同步的影响

3． 场消隐、场同步信号

（1）场消隐信号

① 场消隐信号的作用

与行消隐类似， 场消隐信号的作用是确保在场消隐逆程期间摄像管和显 像管的电子束截止，屏幕上不出现干扰亮线。电视系统采用隔行扫描，每 帧分为两场，场频50HZ，其中场扫描正程时间约18.4ms，这段时间中每隔 64µs 为一行，所以总共为：18400µs÷64=287.5 行。在这287.5行的正程 时间内传送图像，行回扫（即逆程）时消隐。

场的回扫时间为 1.6ms，它包含了 1600µs÷64µs=25 行。在这 25 行时 间中，不管是行正程时间还是行逆程时间，都不传送图像，屏幕是全黑的， 信号电平处在 75%的高度（即消隐信号处在 75%），即处于黑色电平。这就 是场消隐脉冲。其脉宽严格讲为：

64×25+12=1612µs。

这里需要说明的是：因为场回扫占有 25 行的时间，电子束从屏幕下方 不是立即直线的返回到上方，而是一边在水平方向扫出25条行扫描线，一 边回到上方。这 25行的回扫时间由行消隐脉冲进行消隐，在屏幕上是不出 现的。但这 25 行的正程谁来消隐呢？如果没有场消隐，屏幕上将出现 25 条右边高左边低的倾斜线，该亮线将对图像产生严重的干扰，因而必须设 法消去。所以要引入场消隐脉冲。

⑵ 场消隐信号的波形

场消隐信号的波形如图1-17（b）所示。

场消隐信号的脉冲宽度1612µs。

场消隐信号的幅度75%

图1-17（C）为复合消隐信号的波形。

图1-17 场消隐信号波形

（2）场同步信号

① 场同步信号的作用

场同步信号与行同步信号类似， 保证收发两端电子束在垂直扫描的步调 完全一致。

② 如何保证同步

A．收发两端每秒扫描的场数应相同，即同频。

B．收发两端电子束在垂直方向扫描的位置要一、一对应，即同相。

③ 场同步信号的波形

场同步信号的的波形与行同步信号相似，所不同的是：

场同步信号的脉冲宽度为：160µs

场同步脉冲的前沿滞后场消隐信号前沿160µs

场同步脉冲的幅度为25%（这一点与行同步信号相同）

同行同步信号一样，为了不让场同步脉冲影响屏幕图像，将场同步信号 叠加在场消隐信号之上。

行同步信号与场同步信号叠加在一起， 构成了复合同步信号， 如图 1-18 所示。

图 1-18 复合同步信号波形

④ 场不同步时的影响

场不同步时的影响如图1-19 所示

A．场频变高（即接收端场扫周期略小于发射端），此时，接收机场周期 小于20ms，即在这种锯齿波偏转电流作用下，电子束由荧光屏顶部扫到底 部，又回到顶部所用时间小于 20ms，当收端电子束开始扫第二场时，发端 仍在扫第一场信号。于是造成前一场（第一场）的消隐信号出现在收端的 第二场开始，于是荧光屏的上部就会出现消隐脉冲产生的黑条。每一场都 比20ms短一点，经过积累，消隐黑条将逐场下移，于是就形成了整个画面 由上向下滚动现象。

B．场频变低（即接收端场扫周期略大于发射端），其工作过程与上述相 反，图像将由下向上滚动。

C．接收端与发射端频率相同而相位差半场，则会出现图像上下被分裂 的现象。而中间出现一条水平黑带（即为场消隐黑电平）。

图1-19场不同步时的影响

4． 槽脉冲与前后均衡脉冲

（1）槽脉冲

① 开槽的原因

电视机必须将收到的全电视信号中的同步信号取出来， 由于同步信号的 电平和消隐以及图像信号的电平不一致，即同步信号的幅度高，因此，采 用幅度分离很容易实现。取出同步信号以后再利用行、场同步脉冲的宽度 不同，通过宽度（或频率）分离电路把行同步脉冲和场同步脉冲分离开来， 如图1-20 所示。

在电视接收机中，分离场同步信号常采用积分电路，积分电路的时间常 数取得比行同步脉冲的宽度（4.7µs）大得多，但略小于或等于场同步脉冲 的宽度(2.5 行)，这样复合同步信号经过积分电路后的波形如图（b）所示， 即行同步脉冲在电容 c 两端积分的电压比场同步脉冲低得多，从而可取出 场同步信号，用它来控制电视机的场振荡器。

复合同步脉冲通过微分电路后， 由于微分电路的时间常数比行同步脉冲 宽度小得多，于是微分电路将输出一系列正、负相间的尖脉冲，负脉冲可

用削波电路消除掉如图 （b） 所示， 于是每一个行同步信号对应一个尖脉冲。 用这些尖脉冲可去控制行振荡器，从而保持行扫描的同步。

但在场同步脉冲宽度期间（2.5 行），将丢失两个或三个行同步脉冲（即 场同步脉冲经过微分电路后）。在此期间，行扫描电路就要失去控制而造成 同步不稳，直到场同步脉冲过后，行同步信号出现时，才会逐渐恢复同步 （因为尽管只丢失了两个或三个行同步脉冲，由于时间偏差的累积作用， 中断后的行同步不能立即进入正常工作状态）， 结果造成图像的上方产生扭 曲。

为了使场同步信号期间不丢失行同步，要对场同步开槽。

图1-20同步分离原理框图及波形

② 开槽的方式

如图 1-21 所示。在场同步脉冲上开两个（对应于奇数场场同步脉冲） 或者三个（对应于偶数场场同步）其宽度为 4.7µs 的槽，槽的后沿应在原 行同步脉冲的上升沿的位置。

图1-21复合同步脉冲及积分结果

（a）复合同步信号；（b）积分输出波形；

（c）加有均衡脉冲的加有均衡脉冲；

（d）加有均衡脉冲后的加有均衡脉冲

实际上我国电视标准规定：槽脉冲共有五个，半行一个，宽度 4.7µs, 如图（c）。当由奇场进入偶场时，1、3、5 个槽脉冲的后沿所对应的正脉 冲起作用；当由偶场进入奇场时，第2、4个槽脉冲后沿起作用，而在半行 时出现的正脉冲通常不起作用。这是因为行振荡基极电压较低不能触发。 于是开槽后便解决了场同步期间丢失2个或3 个行同步信号的问题。

（2）均衡脉冲

① 增设均衡脉冲的原因

我国电视标准规定标称行为625行， 隔行扫描方式， 一帧图像分为两场， 每场 312.5 行，都包含有半行。但我们知道，奇场场同步前沿是从其前一 个行同步结束后经一个整行开始出现，而偶场场同步前沿是从其前一个行 同步结束后经半行开始出现。如果将图 1-21（a）的两场同步信号输入积 分电路，将得到图（b）所示的积分波形。由于两场的场同步信号前沿与其 前一个行同步信号相隔的时间不一致，致使场同步前沿到达时，积分电容 上存在的起始电压不相等。

奇场的场周期实际成为：（TV+Δt），偶场的场周期成为（TV-Δt），两 场的周期不同，但行数并没有变化。故两场所含的行数不 是相等的Z/2， 从而使两场的光栅不能均匀相嵌。

假设电视机场振荡器的触发电平是 VC，由图 1-21 可看出，两场扫描时 间相差Δt。对于隔行扫描来说，两场的扫描时间必须完全相等，才能保证 偶数场的扫描行准确的镶嵌在奇场各扫描行之间。如果两场的扫描时间不 等，就不能保证准确的隔行扫描，严重时（Δt=1/2行），甚至完全重叠在 一起，产生并行，使垂直清晰度下降。

解决的办法是在场同步脉冲前后各设置均衡脉冲， 使两场的场同步积分 波形相对于场同步前沿来说尽可能一致。

② 均衡脉冲的波形

均衡脉冲有前均衡和后均衡，共有10个脉冲。

如前所述， 两场场同步积分波形起始电压的差异是由场同步信号前沿和 其前面一个行同步脉冲相隔的距离不等造成的。如果在奇场的场同步信号 前沿的二行半内，每行中间都添一个行同步脉冲（二行半共5个），这样就 可以使两个场同步脉冲前的二行半时间内的波形相同，使场同步前沿到达 时积分电容上得的电压基本相等，如图1-21（c）所示。

另外，为了使增加了均衡脉冲后的平均电平不致增加，把这5个行同步 脉冲宽度减少一半，变为2.35µs，这5个脉冲叫前均衡脉冲。

另外， 考虑到两场场同步信号之后的积分波形不相同可能对某些扫描电 路会有影响，甚至也破坏隔行扫描，所以在场同步信号的后面也加了 5 个 均衡脉冲，使场同步结束之后的 2.5 行期间内，两场的积分波形也完全一

样，这5个均衡脉冲叫后均衡脉冲。图1-21（c）

为加有均衡脉冲后的积分输出波形，显然解决了上述问题。

5． 黑白全电视信号

黑白全电视信号的波形如图 1-22所示。

图1-22黑白全电视信号的波形图

由上可见，一场图像的两头都处于消隐期，消隐时间为:

2.5H×3+17.5H+12µs=25H+12µs=1612µs

传送图像的时间为: 20ms-1.612ms=18.388ms。

最后再说明一点，奇场和偶场是首尾相接的闭合系统，两场是不断交替 进行的。通过上述分析可看出全电视信号具有三大特征：单极性、相关性 和脉冲性。

全电视信号是负极性信号，全电视信号中包含直流分量。全电视信号中 的各种脉冲信号，都有严格的周期性，只有图像信号是随机的。它可以是 连续的渐变信号，也可是脉冲跳变信号。而相邻两行的图像信号是类似的， 所以可认为具有相关性。

6． 电视信号的频谱结构

⑴ 什么叫频谱（频谱的概念）

所谓频谱是指信号的能量按频率分布的图线。在直角坐标中，通常用横 坐标表示频率，纵坐标表示幅度，将一个信号中在各频率分量的幅度大小 在直角坐标中表示出来，就得到了频谱图。

对于一个给定的信号波形，求出其频谱的方法叫做频谱分析。频谱分析 的基本方法是付里哀级数展开法。

根据频谱分析的原理，对于所有周期性的信号，其频谱都是离散的，所 有非周期性的信号的频谱都是连续的。

⑵ 频谱与通道幅频特性的区别

频谱是信号本身的属性，可以用频谱分析仪测量。

幅频特性是指电路（放大器、滤波器）的特性。可用扫频仪测量。二者 是两个完全不同的概念。

⑶ 亮度信号的频谱

亮度信号（即黑白全电视信号）的分布是任意的，但由于亮度信号是经 过逐行、逐场的扫描形成的，这样就使本来明暗变化不规则的图像产生了 周期性变化的规律，因而亮度信号的频谱也是离散的，如图1-23 所示。 图1-23 黑白全电视信号的频谱

归纳起来有如下特点：

① 以行频及其谐波为中心，组成梳齿状的离散谱。

② 随着行频谱谐波次数的增高，谱线幅度逐渐减小。这说明亮度信号 的主要能量分布在视频信号的低端。

③ 实践证明：

对于静止图像或活动缓慢的图像，其空隙约占90%。

对于活动图像，空隙约占60%-70%。