电视屏幕上的重影

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电视观众都希望收看到高质量的图象。电视屏幕上的重影则是破坏高质量图象的常见现象之一,必须加以消除。

重影的产生

重影、又叫作重象、复影、幻影,就是在电视图象(如人、物、文字等等)旁边又出现一个或一串影子。有时这个影子时隐时现,有时调整电视机,也消除不了。

造成重影的常见原因大致有:

1.周围环境(如建筑物等)对电视信号电波的反射,使电视机接收到的信号电波,不仅有直射波,而且还有反射波。

2.天线与馈线(天线到电视机之间的信号传输线)之间和馈线与电视机之间的匹配不良。

这两种情况中,以第一种最常见。下面先分析这种重影产生的原因。

图1
图1 🔍原图 (728×478)
图2
图2 🔍原图 (385×919)

图1中,从电视发射天线辐射出来的电波,一部分是直接辐射到电视机接收天线上的,叫直射波。另一部分是经周围环境里的山、建筑物等的反射,再到达接收天线的叫反射波。这两种电波,所经过的路径不同,到达接收天线的时间也就有先有后,这种情况叫多径接收。图2画出了直射波与反射波,在接收天线里相加的情况,这是在假定只有一个反射波;且直射波与反射波的高频(电视载频)相位相同,并传递着一个方波调制信号。但由于反射波所走的路径长,到达接收天线的时间落后于直射波,而且比直射波弱,所以这两个电波信号相加以后的合成信号如图2(c),即把原来只有一个方波包络的信号,变成了包含有一大一小两个方波的信号。最后经视频检波放大后,加到显象管上的信号如图2(d)所示。这样的信号,在荧光屏上就显示出一浓一淡两个图案,其中浓的是所需要的图象,淡的是重影(图3)。很显然,如果在接收天线里混进了多个反射波信号,就会出现多个重影。

图3
图3 🔍原图 (664×200)

但是,实际上反射波与直射波的之间的相位差,从0°~360°各种情况都可能发生。这时,若仍以方波为调制信号,就会出现三种情况:第一种是直射波与反射波相位差φ是零度左右,即上面已经分析过同相位的情况,如图4(a)。其特点是原图象为黑线条的地方,它所对应的重影部分也是黑线条。第二种情况是直射波与反射波的相位差φ为180°左右,即相位相反,其视频信号如图4(c),这时,图象黑线条部分所对应的重影为白线条。第三种是它们之间的相位差φ接近90°或270°的时候,视频信号如图4(b)及(d),荧光屏上黑白两层重影,但重影的严重程度不及前两种。

重影的轻重程度还与图象的图案类型有关。在反射波的信号强度不变的前提下,当屏幕上出现明亮的线条、文字等反差比较大的图象时,重影就显得特别明显。而当屏幕上出现线条模糊、反差较小的图象时,重影则不易被察觉。所以,在电视变换节目镜头时,对重影会有时隐时现的感觉。

图4
图4 🔍原图 (451×421)

重影产生的第二个原因是天线——馈线——电视机之间不匹配引起的,可用图5来说明。天线接收下来的信号,经馈线传送到电视机,如果馈线和电视机之间匹配不良,就会有一部分电波被反射回去。当反射波传到天线一端时,如果馈线与天线之间也匹配不良,就再次被反射回来,这样来回多次反射,就形成了多个重影。匹配的情况愈差;馈线愈长,重影愈明显。

上述由于电波反射所造成的重影,是出现在图象的右侧。这是因为电子束的扫描运动是由左向右,反射波到达电视机的时间比直射波迟后的原故。

图5
图5 🔍原图 (528×498)

如果电视机离电视台比较近,一部分信号不经天线和馈线,直接窜入电视机如图6,而且窜入电视机的信号,比从天线传到电视机的信号领先到达,这种情况引起的重影是在图象的左侧,但这种原因引起的重影是少见的。

重影的消除

出现重影后,首先分析、区别重影产生的原因,以便采取对策加以消除。

1.区别重影产生原因

对于前面分析的两种情况可以这样区别:

①如果重影出现在右侧时,可先转动天线的方向或挪动其位置,同时观察重影有无变化。若重影随天线的位置或方向有时轻有时重的变化时,就是由于周围环境反射引起的。

②如果重影与天线的位置和方向关系不大,可以考虑为匹配不良引起的,但还可作进一步的分析。因匹配不良造成的重影,根据分析和推导,其重影与图象之间的间隔Δd和天线的馈线长度L之间(见图5)有如下关系:

L=7500K\(\frac{Δd}{W}\)。

式中:W是荧光屏画面宽度,Δd和W的单位都用厘米或毫米,L的单位是米,K是馈线缩短系数(即电波在馈线中传播的波长λ\(_{c}\)与其在真空中传播时的波长λo的比值),对扁馈线取0.84,对于同轴电缆线取0.67。

如果实际情况与计算结果相差很远,则很可能是第一种原因引起的重影。

③还要注意区别重影与通道特性不良造成的镶边问题。由于通道特性不良造成的镶边与天线位置无关;变换频道时,对重影有影响而对镶边无关;重影的间隔Δd有大有小,而镶边的间隔比较小。

区别的方法和手段很多,上述是一些常用的方法,有些情况也难以用简单的方法加以区别,这里就不一一介绍了。

2.消除重影的主要方法

<1>由于周围环境反射引起的重影,可采取以下几个措施:

图6
图6 🔍原图 (579×429)

①上下移动天线或前后、左右移动天线,选择受反射波影响最小的天线位置。例如图7中,将天线从A位置移至B位置,能避开反射波。

图7
图7 🔍原图 (581×373)

②转动天线的方向,提高进入天线里的直射波成分U\(_{直}\)与反射波成分U反的比值。一般是把天线最大方向(即天线接收能力最强的方向)指向电视台时,其比值(U\(_{直}\)/U反)往往不是很大,如图8(a)。而转动天线使其最小方向对准反射波如图8(b),通常能提高这个比值。但不要单纯追求提高这个比值,否则有可能使直射波衰减太大,造成对比度不足。

③对于来自电视机左侧或右侧的反射波,应尽量选择方向性较强的天线。例如用七单元以上的多单元天线或叠层天线等。

④对来自电视机后方的反射波,可选择前后比(即天线前、后两面,对同一方向、同样强度电波的最大接收增益之比)大的天线。

⑤如果反射波的干扰严重,可采用专用的防重影天线。

<2>因匹配不良引起的重影,主要依靠改善天线与馈线及馈线与电视机之间匹配情况来消除,例如电视机要求75欧天线,就应选用阻抗相同的馈线和天线。

几种防重影天线

由环境反射造成的重影,可考虑选用下面几种防重影性能较好的天线。

1.小型环形天线

用一段金属管围成一个开口圆环,就是一个最简单的环形天线。当这个圆环的直径比所接收的波长小得多时,它具有近似于一个圆形的方向图(即在相同的条件下,不同方向上的增益图),称它为无方向性天线如图9(a)。若在这个圆环中间串进一只与其辐射阻抗相等的负载电阻(其值在200Ω~400Ω范围内),它的方向图就变成了图9(b)的心形图。

图8
图8 🔍原图 (569×335)

产品环形天线为了实现1~12频道都能用的宽频带特性,结构上还做了一些改进,例如采用双层结构,同时在负载电阻中还加进了电抗元件,其外形尺寸和结构之一如图10所示。

图9
图9 🔍原图 (588×831)

这种天线的特点是体积小,频带宽,前后比大。适合抑制天线后方来的反射波。

2.叠层天线

图10
图10 🔍原图 (694×345)

把两个多单元水平振子天线,水平地叠层组合起来,可以压缩水平面内的方向图。若垂直地组合起来,可以压缩垂直平面内的方向图。如果把这样的多个天线,既水平又垂直地叠层组合起来,就能得到既在水平面内又在垂直面内被压缩了的方向图,如图11(a)。如果反射波主要来自水平面的左侧或右侧,而上方或下方的反射波很小,这时可把图11(a)的四个天线改装成水平排列起来的天线阵,使水平面内获得更尖锐的方向图,可得到更好的防重影效果,如图11(b)。

还有一些较好的天线和接收方式,这里不一一介绍了。(姚珍榕)