【正文】 數(shù)學(xué)表達(dá)式 ? )si nc o s ()si nc o s (22221tmtUtUktUufSSmmSSm?????????（ 113） 式中 : mf為調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù) , 也即最大相移 22?mffUkm ?（ 114） kf為比例常數(shù) , 表示單位調(diào)制信號(hào)所引起的頻率偏移(rad/sV)。 故調(diào)頻波的最大頻率偏移為 mfm Uk 2?? ?（ 115） ? 由 (114)、 (115)式可見 , 調(diào)頻波的頻率變化 Δωm與調(diào)制信號(hào)頻率 ω2無關(guān) , 而調(diào)頻波的最大相移 (調(diào)頻指數(shù) )與調(diào)制信號(hào)頻率 ω2成反比 。 ? 單頻調(diào)制信號(hào)時(shí)調(diào)頻波波形如圖 124所示 。 當(dāng)調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值大時(shí) , 載波頻率瞬時(shí)頻率變高 , 當(dāng)調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值小時(shí) , 載波頻率瞬時(shí)頻率變低 。 ? 與已調(diào)幅波一樣 , 調(diào)頻波的頻譜中也將包含有新的頻率成分 , 其有效邊頻對(duì)數(shù)與邊頻幅度變化規(guī)律都取決于調(diào)頻指數(shù) mf。分析 (113)式可知 , 當(dāng) mf較大時(shí) , 調(diào)頻波中包含的頻譜比調(diào)幅波復(fù)雜得多 , 有 fS、 fS177。 f fS177。 2f fS+3f …, 理論上有無窮多對(duì)邊頻 , 而且邊頻的振幅可能高于載波振幅 , 見 124圖 (c)。 ? 單頻調(diào)制調(diào)頻波的頻譜寬度 : 若將振幅小于載頻振幅 10%的邊頻忽略 , 則調(diào)頻波所含頻譜寬度可近似表示為 ? B=2(Δfm+f2) (116) 式中 , Δfm=Δωm/2π, 為最大頻偏 。 f2為調(diào)制信號(hào)頻率。 圖 124 調(diào)頻波 圖 125 已調(diào)高頻伴音信號(hào)的頻譜 ? 二 、 已調(diào)高頻伴音信號(hào)的頻譜 ? 已知音頻信號(hào)最高頻率為 fmax =15kHz, 我國規(guī)定已調(diào)頻波最大頻偏為 50kHz , 則由 (116)式 , 已調(diào)伴音信號(hào)的帶寬為 ? B=2(Δfm+fmax) =2(50+15)=130 kHz ? 其頻譜圖如圖 125所示 。 圖中 fs為伴音載頻 , fs兩邊各留有 。 由此可知 , 調(diào)頻波所攜帶的邊頻很豐富 , 因此伴音的音質(zhì) 、 音域都比調(diào)幅波好 。 調(diào)頻波另一優(yōu)點(diǎn) , 是抗干擾性好 , 因?yàn)楦蓴_一般首先引起調(diào)頻波的幅度產(chǎn)生變化 , 對(duì)這種寄生調(diào)幅 , 可用限幅器加以消除 。 ? 但是 , 由于音頻信號(hào)從 15Hz ～ 15 kHz , 頻率變化 1 000倍 , 因此當(dāng)頻偏一定時(shí) , 音頻低端與高端的調(diào)頻指數(shù)變化非常大 , 高頻端時(shí) , 調(diào)頻指數(shù) mf將減小 , 這會(huì)使抗干擾性能變差。 此外 , 頻偏 Δf與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比 , 通常語聲中高音頻分量的振幅比低音頻分量小 , 更會(huì)使抗干擾性能變差。解決的辦法是在發(fā)送端采用預(yù)加重措施 , 壓低低音頻分量的振幅 (相當(dāng)于提高了高音頻分量的相對(duì)幅度 ), 以均衡、提高抗干擾的性能。在接收端則需將解調(diào)后得到的音頻信號(hào)中的高頻分量加以衰減 , 即采取去加重措施 , 以恢復(fù)原伴音中高、低頻分量振幅的比例。 ? 射頻圖像信號(hào)的殘留邊帶方式及全射頻電視信號(hào)的頻譜 ? 一 、 射頻圖像信號(hào)的殘留邊帶方式 ? 如前所述 , 圖像信號(hào)經(jīng)過調(diào)幅以后 , 在載頻兩邊出現(xiàn)了兩個(gè)對(duì)稱的邊帶 , 其頻譜由圖像的內(nèi)容而定 。 因圖像信號(hào)的最高頻率是 6 MHz, 因而調(diào)幅后的頻帶寬度是 12MHz。 這一方面很不經(jīng)濟(jì) , 使允許的波段內(nèi)容納的頻道數(shù)減少一半 , 另一方面 , 信號(hào)頻帶過寬 , 將對(duì)信道系統(tǒng)的某些性能提出更高的要求 , 增加了設(shè)備的復(fù)雜性 。 ? 我們從調(diào)幅波的頻譜中可以發(fā)現(xiàn) ,調(diào)幅高頻信號(hào)由兩個(gè)對(duì)稱的上 、 下邊帶組成 , 且上 、 下兩個(gè)邊帶結(jié)構(gòu)相同 , 都是傳送同一種信息 。 如果 , 在發(fā)射的時(shí)候設(shè)法抑制其中一個(gè)邊帶 , 只發(fā)送一個(gè)邊帶 , 那么仍然可以完成傳送信息的任務(wù) , 而它的頻帶寬度都卻可以壓縮一半 。 ? 要實(shí)現(xiàn)單邊帶傳輸 , 就需設(shè)法抑制掉其中一個(gè)邊帶 。 但在圖像信號(hào)中含有很低的頻率成分 , 使上 、 下邊帶靠得很近 , 不可能有這樣一個(gè)理想濾波電路 , 所以要完全濾去某一個(gè)邊帶是很不容易的 , 因此 , 在電視系統(tǒng)中 , 采用殘留邊帶方式傳輸 。 ? 殘留邊帶調(diào)制的射頻圖像信號(hào)如圖 126。實(shí)現(xiàn)的方法仍是先產(chǎn)生雙邊帶的調(diào)幅信號(hào) , 然后通過帶通濾波器保留高頻載頻 fP和全部上邊帶 , 而濾去下邊帶的大部分 , 只殘留 (fP )以上的頻率分量 , 其中 () 全部殘留 、 (fP )至 (fP ) 頻率分量過渡殘留 。 圖 126 殘留邊帶調(diào)制頻譜圖 ? 殘留邊帶方式的主要優(yōu)點(diǎn)是壓縮了圖像信號(hào)調(diào)幅波頻帶 。 濾波性能比單邊帶易于實(shí)現(xiàn) 。 可以采用簡單的峰值包絡(luò)檢波器實(shí)現(xiàn)解調(diào) 。 但殘留邊帶調(diào)制是一種不均衡調(diào)制 , 對(duì)于圖像信號(hào)中低于 MHz的頻率成分 , 即圖 126中的 fp177。 , 具有雙邊帶特性 , 因而經(jīng)峰值包絡(luò)檢波器解調(diào)后 , 輸出信號(hào)中這些頻率分量的振幅較大 。 對(duì)于圖像信號(hào)中的～ 6MHz的頻率分量實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制 , 則經(jīng)過同一檢波器解調(diào)后 , 這些頻率分量的振幅只是上述的一半 。 而圖像信號(hào)中 MHz～ MHz的頻率分量則處于過渡狀態(tài) 。 這樣 , 低頻分量振幅大雖使圖像對(duì)比度提高了 , 但高頻分量的相對(duì)削弱會(huì)使圖像的清晰度下降 , 因此要恢復(fù)原來信號(hào)頻譜 , 就要求電視機(jī)的中頻放大電路具有特殊的幅頻特性 。 ? 二 、 全射頻電視信號(hào)頻譜 ? 綜合已調(diào)高頻圖像信號(hào)和已調(diào)高頻伴音信號(hào) , 就形成在高頻通道中傳輸?shù)娜漕l電視信號(hào) , 兩者在頻譜上相互錯(cuò)開以免干擾 。 我國電視標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定伴音載頻 fs比圖像載頻 fp高 MHz, 各頻道間隔為 8MHz。則殘留邊帶制全射頻電視信號(hào)頻譜如圖127所示 。 圖 127 全射頻電視信號(hào)頻譜 ? 無線電波段的劃分與圖像載頻的選擇 ? 一 、 無線電波段的劃分 ? 圖像信號(hào)和伴音信號(hào)分別對(duì)圖像和伴音載頻進(jìn)行調(diào)幅和調(diào)頻調(diào)制后形成了殘留邊帶制全射頻電視信號(hào) (見圖 127), 再由發(fā)射天線以無線電電磁波的形式向空間發(fā)射出去 , 而電視機(jī)的天線將空間中傳播的無線電電磁波接收下來 , 再經(jīng)過一系列的處理后還原出圖像信號(hào)和伴音信號(hào) 。 ? 電磁波在真空中的傳播速度等于光速 , 約為3 108m, 電磁波的波長和頻率的關(guān)系可用下式計(jì)算 : ? ? fc??? 式中 , λ為波長 。 f為頻率 。 c為光速 。 ? 無線電電磁波的頻率范圍較寬 , 我們根據(jù)其波長劃分為若干個(gè)波段 , 如表 11所示。 表 11 無線電電磁波波段的分段 ? 二 、 圖像載頻的選擇及電視頻道的劃分 ? 無線電廣播大多是用中波和短波這兩個(gè)波段進(jìn)行調(diào)幅廣播的 , 其載頻信號(hào)約在 500kHz～27MHz之內(nèi) 。 由于電視廣播一個(gè)頻道就占8MHz , 因此 , 如果載頻選擇較低 , 比如載頻選在 20MHz, 則相對(duì)帶寬 Δf/fp(=8/20=40%)很大 , 這給發(fā)射機(jī) 、 發(fā)射天線及饋線系統(tǒng) , 以及接收端的電視機(jī)和信號(hào)傳輸帶來很多困難 。 同時(shí) , 由于頻道帶寬為 8MHz, 在短波段以下是容納不下幾個(gè)頻道的 , 因此 , 電視廣播的載頻必需選在甚高頻以上 。 但載頻選擇過高 , 也給電視系統(tǒng)設(shè)備制造帶來困難 。 ? ? 目前我國廣播電視主要使用米波波段 (甚高頻VHF)和分米波波段 (特高頻 UHF), 并正在開發(fā)厘米波波段 (超高頻 SHF)的衛(wèi)星廣播波段。 我國電視頻道劃分如表 12所示。 ? 由表 12可以看出 : ? (1) 各頻道的伴音載頻始終比圖像載頻高 MHz。 ? (2) 頻道帶寬的下限始終比圖像載頻 fp低, 上限則始終比伴音載頻 fs高 MHz 。 ? (3) 各頻道的本機(jī)振蕩頻率始終比圖像載頻高38 MHz , 比伴音載頻高 。 ? ? (4) 表中 , (92～ 167) MHz、 (566～ 606) MHz為供調(diào)頻廣播和無線電通訊等崐使用的波段 , 不安排電視頻道 。 ? (5) 每個(gè)頻道的中心頻率及所對(duì)應(yīng)的中心波長是估計(jì)天線尺寸和調(diào)試電視機(jī)時(shí)的參數(shù)。例如 , 第二頻道的中心頻率為 mfcMH zf103288202020?????????對(duì)應(yīng)的中心波長為 ? 三 、 超短波傳播的特點(diǎn) ? 無線電電磁波根據(jù)波長特點(diǎn)有三種傳播方式 , 如圖 128。 中波和長波主要以地面波方式傳播 。 短波的波長較短 , 沿地面?zhèn)鞑r(shí)損耗大 , 則利用大氣電離層的反射作用傳播 , 即主要靠天波傳播 。 超短波對(duì)大氣電離層穿透力強(qiáng) , 且繞射能力差 , 由于波長過短 , 更容易被地面 、 山丘 、 建筑物等吸收 , 所以只能以空間波方式傳播 。 圖 128 無線電電磁波的傳播方式 ? 超短波的傳播距離與天線高度有直線關(guān)系 , 通常只有幾十 km至 100 km的范圍 , 即在發(fā)射天線的視線范圍之內(nèi)。 復(fù)習(xí)思考題 ? 歸納說明攝像管 、 顯像管是如何分別完成圖像的分解和復(fù)合的 ? 隔行掃描是如何進(jìn)行的 隔行掃描有什么優(yōu)點(diǎn) 我國廣播電視掃描參數(shù)有哪些 ? 實(shí)現(xiàn)黑白電視圖像轉(zhuǎn)換 , 利用了人的哪些視覺特性 根據(jù)這些特性 , 確定了哪些相應(yīng)的參數(shù)值 ? ? 何謂圖像分解力 垂直分解力與水平分解力取決于什么 ? 如要傳送的圖像如 (a)所示 , 若屏幕分別顯示如附圖 (b)和 (c)的圖形 , 試分別分析說明出現(xiàn)了哪一種掃描電流的失真 , 并畫出失真鋸齒電流的波形 。 ? 圖像失真圖形 電視機(jī)受干擾圖像 ? 當(dāng)電視機(jī)收看圓圖節(jié)目時(shí) , 出現(xiàn)四對(duì)黑白相間的干擾條紋 , 如 , 試估算干擾頻率是多少 (忽略逆程 ) ? 如果采用掃描行頻 fH=15 750Hz, TSH/TH=, Z=525, 場頻 fV=60Hz, 屏幕寬高比為 4∶ 3, 垂直分解力 M=340線 , 水平分解力 N=453線 。 試計(jì)算圖像信號(hào)的頻帶寬度 。 (提示 : 根據(jù) 式 。 ) ? 全電視信號(hào)由哪些信號(hào)組成 各自作用是什么 規(guī)定的參數(shù)值是什么 ? 比較圖 112|A(f)|和圖 113|A″(f)|兩種圖像信號(hào)頻譜的含義 。 ? ? 試畫出圖 113所示圖像的相鄰兩行 (畫面水平方向中線的前一行和后一行 )的負(fù)極性的電視信號(hào)波形 (不忽略行逆程內(nèi)的輔助信號(hào) ), 并標(biāo)出相應(yīng)的時(shí)寬度和相對(duì)電平值 。 ? 試根據(jù)圖 120波形 , 將圖 117改畫成全電視信號(hào)。 ? 既然電視信號(hào)帶寬為 6MHz, 為什么還要調(diào)制到高頻載波上去發(fā)射 應(yīng)如何解釋 ? ? 射頻圖像信號(hào)采用殘留邊帶發(fā)送有什么好處 圖 ? 像信號(hào)為什么采用負(fù)極性調(diào)制 試畫出第十頻道的全射頻電視信號(hào)的頻譜特性 。 ? 調(diào)幅波和調(diào)頻波各有什么主要特點(diǎn)為什么伴音采用調(diào)頻方式 圖像可否也采用調(diào)頻方式 ? ? 電視機(jī)變頻器框圖如 所示 。 請(qǐng)你根據(jù)表 12給出的第一頻道的各頻率值 , 畫出全射頻電視信號(hào)經(jīng)混頻后的中頻電視信號(hào) (含圖像 、 伴音 )的頻譜特性 ,并標(biāo)明相應(yīng)點(diǎn)的頻率數(shù)值 。 (提示 : f1代表第一頻道的全射頻電視信號(hào)的中心載頻 , f2為本機(jī)振蕩頻率 , fI是混頻器輸出的中頻電視信號(hào) , fI=f2f1。 )