电视机的多制式接收

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随着卫星广播、激光视盘和录像节目带等传播媒介的发展,多制式(multi-system)电视机愈来愈受到用户的欢迎。目前市场上出现的有双制式、4制式、11制式、17制式、21制式和28制式等。这里所说的制式与普通说的彩色电视的PAL、NTSC、SECAM制式不是一回事。确切地说应该是“系统”或“方式”,即电视机能用作多少种系统或方式的接收。如双制式是指能接收中国大陆和香港地区两种伴音(制式是PAL/D.K和PAL/I);21制式能接收6种电视广播(含录像机放像),8种特殊录像机放像,7种激光视盘放像,而28制式则是在21制式基础上增加了CATV系统7种方式的接收。

一、多制式的种类

就广播电视而言,以扫描行数、行场频率、频带宽度、调制方式等黑白方式的不同分为11种,以实现彩色方式不同分为3种,它们可以组合成30多个不同电视制式,但就近200个国家和地区不完全统计,共使用17种制式,分别为PAL8种,SECAM7种和NTSC两种。各国(地区)使用最多的制式是PAL/B.G(60个),NTSC/M制(54个),SECAM/K1(23个)三种,使用最少的制式如PAL/N、SECAM/M、NTSC/N等只有一两个国家采用。现列出表1供参考。从表1可以看出,若要求一台电视机能接收世界各国和地区的所有电视制式是很不经济的,这样电视机将变得十分复杂。如果能接收NTSC/M、PAL/D.K.B.G.I、SECAM/K.K1.B.G制式,便可复盖世界上80%以上的国家和地区。在中国大陆通常能接收PAL/D.K.I和NTSC/M即可满足基本需要,可以接收电视广播、使用激光视盘、多制式录像节目带(多为NTSC/M制),并可作为亚洲一号卫星广播接收机使用(蒙古台SECAM/D制除外)。

图1
图1 🔍原图 (1860×501)

二、多制式的区别

表2列出了几种主要制式的技术标准。一台电视机要实现多种不同制式的接收,除了要兼顾表2所列的不同技术标准外,还要同时考虑该国家或地区使用的电网电压、电源频率和发射台的发射频率频段的划分。

图2
图2 🔍原图 (909×736)

三、多制式的实现

1.电网电压反频率

世界各地民用电网电压及频率主要有两种,即交流220V/50Hz和110V/60Hz,前者多为PAL制和SECAM制采用,而后者多为NTSC制。目前电视机使用的自动适应各地电网电压的开关电源,具有适应电网电压范围宽、转换效率高的优点,一般以交流160V为分界线,当电网电压高于160V时,输入电路自动变为桥式整流,当低于160V时,则变为倍压整流电路,从而使各种制式的电网电压均能保证输出+B电压不变。

2.发射频率频段覆盖

现在彩色电视机普遍使用的电调谐高频头其接收频率在V\(_{L}\)、VH和U三个频段内是连续可调的,但世界各国和地区规定的频段起止点不同,多制式电视机高频头的调谐范围应能覆盖每个频段的起止频率。表3列出了几个主要国家、地区的发射频段起止范围,例如要接收中、日、美三国的电视广播,其高频头的调谐范围应能覆盖V\(_{L}\)48.5~108MHz,VH167~223MHz,U470~890MHz(不含CATV)。

图3
图3 🔍原图 (882×520)

3.图像中频与伴音中频的转换

不同制式彩色电视机的图像中频和伴音中频特性是不同的。多制式接收对图像中频电路的要求是:在制式转换控制信号的作用下,要能够形成相应的幅频特性,以满足不同制式接收时对图像通道幅频特性的要求。各国因制式不同,其伴音中频、图像中频、彩色中载频、彩色副载频各不相同。为了在电路上容易实现,同时兼顾世界各地的情况,一般选择图像中频为38.9MHz或用38MHz。图1是不同制式的图像中频频率特性。从图1可以看出SECAM和PAL制频率特性相似,在电路上可以一起处理,NTSC/M制单独处理。前面已经讲过,图像中频电路的特性曲线要随着接收制式的不同而改变,一般是图像中频点不变(38MHz或38.9MHz,这里为38.9MHz),而按不同制式的要求改变图像中频特性曲线的宽度,以改变副载波和相对于图像中频而言的伴音载频的电平及相邻频道的图像、伴音陷波频率。具体实现时是NTSC制和PAL/SECAM制分别用两个声表面波滤波器,当接收不同制式的信号时,由制式切换电压的高低电平来控制两个声表面波滤波器的工作,保证输出符合要求的图像中频特性曲线的形状、宽度及伴音载频点,实现不同制式的切换。图1中,P点为图像中频点,C点为彩色中载频点,S点为伴音中频点。

图4
图4 🔍原图 (1111×1378)

对于第二伴音中频的取出有两种方式,一种是传统的分离方式,即在图像中放末级通过谐振回路取出第二伴音中频;另一种是为减少图像、伴音间的蜂音干扰而采用的准分离方式,即先取出第一伴音中频,再进一步分离出第二伴音中频。而对于4.5MHz、5.5MHz、6MHz、6.5MHz四种第二伴音中频的处理是将4.5MHz作为一种,其余三种作为另一路。后一路的三种伴音中频信号通过各自的滤波器同时加到混频管的基极,与来自0.5MHz的晶体振荡器的信号(也加到混频管基极)进行混频,利用混频管的非线性特性完成5.5、6、6.5MHz三种伴音中频的频率变换,输出6MHz中频信号。该信号再与第一路4.5MHz中频信号经过各自的带通滤波器并经放大后送至开关控制电路,根据制式开关电压的高低电平(一般为微处理机相应脚上的电平)分别使4.5MHz和6MHz伴音信号顺利通过,再经限幅放大及鉴频电路后完成伴音鉴频电路的制式切换。

4.彩色制式的识别和切换

由于三种彩色电视制式的编码方式、副载波频率各不相同,所以其解码方式也不同。多制式彩色接收机在解码之前,首先需要进行三种制式的识别和切换,其流程如图2所示。

图5
图5 🔍原图 (686×531)

由于PAL/SECAM制标准场频一般为50Hz,而NTSC制标准场频多为60Hz,为了识别是哪种制式,一般是根据50Hz/60Hz的判定把NTSC制和PAL/SECAM制分开。识别方法是根据场同步信号之间行同步脉冲的个数不同来确定。如果行脉冲的个数为262个,则是NTSC制,如果是312个,则为PAL/SECAM制。再依照PAL/NTSC制解码集成电路消色电路工作与否来识别是PAL/NTSC制还是SECAM制。因为SECAM制是调频行轮换制,不含有PAL/NTSC制(色副载频调制为平衡正交调幅)中的色同步信号。而消色电路是根据色同步脉冲的有无来判定的。如果有色同步脉冲,则消色电路关断,处于不消色状态,这时识别为PAL或NTSC制,如果消色电路工作,处于消色状态,则识别为SECAM或黑白方式。根据50Hz/60Hz的识别和消色电路是否工作两个条件的组合可以判断出是PAL制还是NTSC制。而SECAM制和黑白方式的识别是根据SECAM制调频行轮换制的特点来区分的。

以上制式识别均在相应的开关集成电路内自动进行。如果制式识别不明朗时,按PAL制优先处理。如果接收条件不好或是特殊方式(如PAL60Hz、PAL3.58MHz等),除自动进行制式识别外,也可以用手动开关强制执行某种制式方式。

识别后的制式信号送给各自的解码电路,三种制式色度解码都采用两轴解调,即先解调得到R—Y和B-Y色差信号,再按给定的矩阵系数形成G-Y信号。解码电路与单制式解码相同,故在此不再详述。多制式解码时为了不使电路过于复杂,现在多采用多制式解码集成电路,如TA8659N、TA8719N、TA8759N、TA8783N、TDA9160、TDA4661、TDA4510、TDA4650等超大规模IC来进行解码。

在NTSC制中,为了进行3.58MHz和4.43MHz方式切换,制式解码电路中包括3.58MHz和4.43MHz两种副载频压控振荡器电路,其工作过程是当无信号时,接在解码集成电路相应脚上的4.43MHz和3.58MHz的副载波正弦振荡器以等持续时间(4个周期)反复进行循环。首先以4.43MHz的频率重复循环四周,通过PAL/NTSC/SECAM的识别电路的输出进行制式检测,检测结果由集成电路相应脚上的电压决定。当制式在4.43MHz振荡电路四周循环期间未被确定下来时,再对3.58MHz振荡器的四周振荡期间重复进行,直到制式被确定。 (彭汉杰)