§4.7 电视信号的发送

电视信号发送的目的，是使尽可能多的用户能接收到满意的电视节目，为了扩大“电视覆盖”的范围，应该合理地组织电视“传送网”和“发送网”。电视传送网是指把各大城市的电视中心台，以及各地的电视发射台联结起来的通信网而言。一般来说，在国内以微波传送和同轴电缆（或光纤系统）传送为主，在国际间以通信卫星传送为主。电视发射网是指用传送网联结起来的由大、中型的电视发射台以及小型收转（或差转）台组成的发射网而言。电视卫星广播是解决“电视覆盖”最有效的办法，幅员辽阔的我国，只需一颗同步广播卫星，就能覆盖全中国。

4.7.1 电视信号的发送方式

一、图象信号采用残留边带调制方式

无论是黑白或彩色全电视信号均占0～6MHz带宽，这种信号不能直接依靠天线发射出去供电视机接收，必须把它调制在比6MHz至少高5～7倍的载频上才能发射出去。至于调制方式，调幅、调频或脉冲调制在原则上都可采用。对于广播电视来说，有重要意义的是已调波的带宽应尽量窄些，以便在国际上所规定的波段内，能容纳更多的电视频道数；同时电视接收机的制造成本也可以低些，故目前的电视广播一律都采用调幅的残留边带发射。下面分析采用残留边带调制的原因。

1、如果采用调幅双边带，其带宽为12MHz，显然容纳电视频道少；另外，由于对载波频率而言，相对带宽太大，对收、发设备的设计都带来困难，提高了要求，显然这不是一个好办法。

2、如果采用调幅单边带，故然可以将已调波频带压缩到6MHz，但是存在着以下缺点：

如果不发载频，只发一个边带，电视接收机中采用同步检波方式，才能解调出图象信号。而同步检波必须恢复载频，这增加了电视机的复杂性，对数以千万计的用户而言，在经济上是不合算的。

如果发载频（假定只传送上边带和载波），电视机可以采用普通检波方式解调出图象信号，但是这种收、发方式却带来两个缺点：

a、要得到纯净的单边带信号，必须让双边带调幅信号通过频带锐截止的单边带滤波器。其通频带为～（＋6）MHz，其中为图象载频。显然，要制作出如此幅频特性的滤波器是相当困难的，而且在截止频率附近滤波器的相频特性会出现严重的非线性，导致图象信号低频分量会有明显的失真，图象质量大大下降。

b、解调信号存在失真，并且调制度越大，失真愈严重。下面对此进行说明。

如果只传送上边带和载波，则对某一单频（W ）图象信号的已调波可用下式表示

此式可变为

（4.7-2）

上式的第一项即是双边带调幅波，用包络检波时本可得到原调制信号。但由于存在第二项分量，使传输信号的包络形式不再是，因此用包络检波将得不到原调制信号，而是掺有失真分量了。

用图4.7-1所示矢量图表示单边带已调波，图中，矢量OA表示式（4.7-1）中的第一项，即载波分量；矢量AB表示式（4.7-1）中的第二项，即上边带分量；矢量OB便是合成信号，矢量OB的模就是已调波的包络。随着矢量AB相对于矢量OA（假定OA相对的静止）的旋转，合成矢量OB实质上是个带有寄生调相的调幅波，其包络与调制信号相比存在一定的包络失真。如果载波幅度E比调制信号相比存在一定的包络失真。如果载波副度E比调制信号幅度E大得愈多，即调制系数m=E/E愈小，则寄生调相将很小，包络失真也很小，可以忽略。反之调制系数越大，则包络失真也越大。但应注意，单边带包络的起伏比双边带调幅波小一半，所以包络检波的输出信号比双边带检波输出小一半。

3、如果采用残留边带调制，则可以克服双边带调制和单边带调制存在的缺点。按照我国电视的规定，残留部分为0.75MHz，即0～0.75MHz部分用双边带传送，而0.75~6MHz用单边带传送。图4.7-2（a）示出残留边带发送的示意图，它具有如下三个优点：将已调波频带压缩到小于8MHz，增加了电视频道容量，使收、发设备的设计得以简化。接收机可用普通检波方式，简化了电视机的设计。在0～0.75MHz范围内，用双边带传送，信号无失真；在0.75~6MHz范围内，用单边带传送。在此范围内，图象信号的能量较小，所以调制度m小，因此解调信号的总失真不大，可以忽略。残留边带滤波器采用图4.7-2（a）所示平缓下降的频率特性，即从－0.75MHz缓慢下降至－1.25MHz，需不采用锐截止方式。因此，其相频特性的非线性大为改善，这种滤波器不仅容易制作，而且图象质量也大大提高。[Page]

二、接收机的中频特性

在残留边带传输情况下，如果接收机的频率特性足够宽，使送发的信号无频率失真的通过，那么在视频检波后的输出信号中，0～0.75MHz之间的电压比0.75~6MHz之间的电压高出一倍，如图4.7-2（b所示）。这就意味着，检出的视频信号产生了频率失真，低频分量较多，高频分量较少。从而会引起接收图象的对比度增加，而清晰度下降。为此，接收机应采用图4.7-2（c）所示的幅频特性，即图象中频的相对增益为50％，而图象中频两端的频率特性为一斜线，所占频宽为0.75Mhz，以此来补偿残留边带的固有缺点。

综上所述，残留边带特性的实现，是用在发射机加残留边带波器和在接收机使用特殊的图象中放频率特性曲线来保证的。

三、调制极性的选择

在图象信号的调制中另一个要考虑的问题是调制极性，即以正极性的还是以负极性的全电视信号来调制图象载波。原则上两种调制极性均可采用，前者称为正极性调制，而后者叫负极性调制，两种已调波波形示于图4.7-3。根据电视发射标准的有关规定，以负极性调制为例，设已调波中同步电产幅度为100％，则消隐电平应为75％，白电平应为（10～12.5）％，即真正的图象信号占有约（62.5～65）％的变化范围。白电平之所以不是0％，是为了让内载波式电视接收机的检波器里总能差拍出6.5MHz的第二伴音载波，保证伴音接收正常。

由于负极性调制比正极性调制具有如下优点，故目前全国的电视发射广泛采用负极性调制。

1、一般图象中明亮部分总比黑暗部分占的面积大，因此，负极性调制时调幅信号的平均功率要比峰值功率小多，通常小2～3倍，而正极性调制则刚好相反。因此从发射机输出功率的效率上看，负极性调制必大大优于正极性调制。另外，在负极性调制时，调制级中同步脉冲可以增大到进入调制特性曲线的上部弯曲部分，因而可充分利用调制特性曲线的动态范围，使已调波的功率输出尽量大；正极性调制则不能利用调制特性曲线的上部弯曲部分，否则，就会引起图象的灰度畸变而较难弥补。因此，负极性调制所能发送的最大功率可比正极性调制提高1.5倍。

2、负极性调制时，同步电平就是信号的峰值电平，便于用作基准电平进行信号的自动增益控制。

3、干扰的影响：射频信号受外来杂散电磁场干扰时，干扰电压是迭加在调幅波电压上的。脉冲性干扰将向已调波方向伸出，经检波后在屏幕上形成干扰光点，负极性调制时为暗点，正极性调制时为亮点，显然亮点干扰比暗点干扰易为人们所察沉，虽然，这种脉冲性干扰可能影响电视机的同步扫描电路，但现在的扫描电路都有良好的抗干扰措施。

四、伴音调制方式

伴音信号与图象信号一样，也必须调制在载频上，才能发送出去。为了图象信号共用一付天线和尽量压缩电视信号的频带，伴音载频应可能地靠近图象载频。对于6Mhz视频带宽的电视标准，伴音载频规定比图象载频高6.5Mhz。

伴音通常采用调幅或调频方式。我国电视规定采用调频方式，并且规定伴音调频信号的最大频偏。设伴音信号最高频率，则调频信号带宽

一般取250～300kHz。因此，伴音载频比图象载频高6.5Mhz时，不会产生图象与伴音已调波信号频谱重迭现象。

伴音采用调频方式的优点是：音质好，抗干扰能力强，以及减少与调幅图象信号之间的相互串扰。

为了改善伴音调频信号（特别是高频分量）的抗干扰性能，还须采取高音预加重措施，即在发送端人为地对伴音的高频部分的幅度进行提升，增强高音的强度。采取预加重的原因如下：《高频电路》指出，调频信号的抗干扰性能是和调制度成正比的。其中频偏与音频信号的振幅成正比，就伴音而言，高音频部分的振幅通常比低音频部分小得多；是调制信号的频率。因此高音频部分的频偏小，高，故调制度mf比低音频部分小得多，其抗干扰性能（信噪比）比低音频部分低。为此在发送采用微分电路对高音部分的振幅进行人为地提升；而在接收机中采用积分电路削弱高音部分，以恢复发送端的调制信号原来的情况，前都称为“预加重”，后者称为“去加重”。它们的频率特性如图4.7-4所示。对于上述微分电路和积分电路的时间常数[Page]，国际上常采用50m s和75m s两种，我国选用50m 的一种。

五、电视频道的划分

我国电视频道共分为VHF（甚高频）和UHF（超高频）两个波段；另外，VHF分I、II、III三个波段，UHF成为IV、V两个波段。I、II、IV、V波段供电视广播用、II波段供通信和调频广播用，书末附录列出我国68个频道的划分标准。每个电视频道都占有8Mhz的频带。

4.7.2 电视发射机

发送电视图象信号和伴音信号的设备叫电视发射机。它一般由图象发射机（发射图象信号）和伴音发射机（发射伴音信号）组成。从电视中心来的图象信号和伴音信号分别送到两部发射机中，进行图象和伴音调制放大，然后经过双工器共用一付发射天线将已调制的高频电视信号发射出去。双工器的作用是保证两部发射机能共用一付发射天线，而互不干扰。即图象机的信号不倒入伴音机，伴音机的信号也不倒入图象机，如图4.1-1所示。此外，发射机还包括各种测试设备，可以随时监视与检测整个发射系统的工作状态。

图象发射机主要分为直接调制式中频调制式。前者是对图象载频直接进行调制，中间不经过变频处理。后者先对中频（37MHz）进行调幅，然后利用混频器将它变到图象载频。前者发展较早，多用于黑白电视及早期的彩色电视；后者较晚出现，黑白与彩色电视可以兼用。

图象信号采用残留边带调幅方式，通常是先进行双边带调幅，再经残留边带滤波器限制高频电视信号的频率范围。因此，无论是直接调制式或中频调制式，其调幅器都是高频电路中所讲的普通调制器。众所周知，调幅通常有三种方式，即栅极（基极）、板极（集电极）、阴极（发射极）调幅，而电视发射机中一般都采用栅极调幅，这是因为视频图象信号频带较宽，采用其他两种方式所需调制信号的功率较大，要获得0～6MHz频率响应好，功率很大的调制信号（即视频图象信号）是比较困难的。

中频调制方式的优点：由于中频调制方式是在小功率级上进行调幅，因此可采用调制线性好（失真小）的环形调制器；残留边带滤波器通过功率小，易于制造；混频前都固定在中频上工作且电平低，易于电路固体化；群延时和相位校正可在中频的电平上进行，因此易于校正；更换发射机的频道容易、灵活。正是因为中频调制方式具有上述优点，故得到迅速发展和普遍采用。图4.7-6示出中频调制方式的电视发射机原理方框图。

图中，上部为图象发射机，下面为伴音发射机。视频信号经钳位放大、微分相位校正后，送入图象调幅级。通过对中频振荡调幅形成双边带中频图象信号。然后，由集总参数元件构成的残留边带滤波器限制信号带宽。再经群延时校正、微分增益校正后，送到图象混频器与高频振荡混频，形成高频图象信号。最后，经高频功率放大馈送到双工器及天线，并由天线以高频电磁波形式辐射出去。

在伴音发射中，伴音信号经放大后进入伴音调频级，通过对中频振荡调频形成中频伴音信号。再经伴音混频而变为高频伴音信号（按我国电视标准最大频偏规定为50kHz）。最后，经功率放大后馈送到双工器及天线，与图象高频信号一起以高频电磁波的形式辐射出去。

为了保证图象发射机与伴音发射机有同样的覆盖面积，一般使图象峰值发射功率与伴音有效发射功率之比为10：1。

4.7.3 电视转播机

电视广播的发射频率在49～960Mhz范围内，由于超短波只能直线传播，加之发射天线高度的限制，一般一个中功率电视台只能覆盖半径为几十公里范围。为了扩大覆盖范围，必须发展电视“传送网”、“发送网”和积极发展卫星广播。在没有卫星电视广播之前，为了扩大覆盖范围，主要是靠若干大功率骨干电视台和数量众多的电视转播台组成的电视广播网来完成。

电视转播台的主要设备是电视转播机，它分为收转与差转两种方式。前者是将主台播发（或用微波、电缆传送）的高频电视信号先还原成视频图象与音频信号，再用电视发射机将它变成欲发射频道的高频电视信号，其缺点是设备复杂。后者是将主台播发的某一频道信号，先行接收放大，再经变频处理，变成欲发射频道的高频电视信号，其优点是简单易行，目前国内中、小型电视转播台采用后一种方式。[Page]

采用差转方式的电视转播机称为电视差转机，它有两种工作方式，即一次变频方式和二次变频方式。前者简单，后者差转质量较高，画面网纹干扰小。图4.7-7出示出两种变频方式差转机的原理方框图。

图（a）为一次变频方式。为了使变频一的高频电视信号中图象载频与伴音载频位置不发生倒转，必须采用内差式，即本振频率要小于输入信号的频率。由于本振低，的谐波可能落入欲发频道的频率中。例如，收四频道而转发二频道，的范围是76～84MHz，的范围是56～64.5MHz，此时，应为19.5MHz，其三次谐波为58.5MHz，正好落入二频道内成为一种干扰，对图象画面造成持续的网状干扰。

图（b）为二次变频方式。两次变频均可采用外差式，即>，>。高频电视信号高、低端经过两次倒转，而保持图象载频和伴音载频的位置不变。由于本振频率和都高于并远离欲发频率，故克服了一次变频方式中的网状干扰；当然变频产生的其他组合频率也可能造成干扰，但是易于控制。

通常收、发频道应相距越远越好，以便减少相互的串拢，并且应尽量差转到较高的频道上。差转机可采用图象和伴音共用一部发射机发送，这时不必使用双工器。差转机的结构简单，易于集成化，自动化，实行无人管理。一台零点几瓦的小功率差转机就可供一个小城镇使用。虽经多次差转，但仍可保证一定的图象与伴音质量。因此，差转机是普及电视广播行之有效的手段之一，在我国电视差转机用得极其普遍。


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