简析我国电视伴音发射机重要技术指标的要求及其影响

文章编号：1006-4311（2012）23-0202-02

0 引言

根据我国电视技术标准的规定，要求伴音发射机在频偏为50HZ时非线性失真在50HZ—-10KHZ范围内小于1%；在30HZ——15KHZ范围内小于1.5%。伴音激励器的甲级非线性失真系数在30HZ——15KHZ范围内小于1%。伴音发射机的信杂比要求优越于—60dB。对以上技术指标的要求及其影响进行简析。

1 伴音载频与图像载频的频差值

电视发射机通常由图像发射机和伴音发射机组成。它们发射出两个不同频率的电磁波：一个用来传送视频信号，一个用来传送伴音信号。如果两个电磁波的频率相差较近，就会造成彼此间的相互干扰：图像干扰伴音，接收机扬声器中产生嗡嗡嗡的声音或者伴音干扰图像，随着声音的起伏图像画面产生干扰的横条纹；如果相差太远，由于电磁波的特性不同，在接收端接收机就会产生只收到图像而收不到声音，或者只收到声音而收不到图像。为了解决这些问题，就要科学选择图像载频（fc）和伴音载频（fs）之间的间隔。我国电视标准规定：图像载频与伴音载频的频差值，应保持在6.5MZ±1000HZ。也就是伴音载频在同一频道中比图像载频高出6.5MHZ。高频图像信号采用残留边带方式传送，高频伴音信号采用双边带方式传送。

由图1可知，由于滤波特性不可能太陡，因此高频图像信号下边带在1.25MHz处衰减20dB；伴音信号带宽为±0.25MHz，由于fs比fc高6.5MHz，而图像信号带宽为6MHz，因此伴音信号在图像信号频带之外，从而有效地防止了相互干扰。

从图1中还可知，每个频道所占带宽为8MHz（1.25＋6.5＋0.25=8MHz），各频道带宽的下限始终比图像载频fc低1.25MHz，上限则始终比伴音载频fs高0.25，各频道的本机振荡频率始终比图像载频高38MHz，比伴音载频高31.5MHz。同时，为了保证图像与伴音能有同样的覆盖面积，在双通道发射机中图像峰值功率与伴音载频功率之比是5:1，在单通道发射机中图像峰值功率与伴音载频功率之比是10:1。[1]

如图1示，为残留边带制高频电视信号的频谱。

2 调制方式

与调幅制相比，调频制音质好，抗干扰性强，设备利用率高，所以我国电视标准规定：伴音发射机采用调频制。实现调频的方法很多，而数十年来，采用变容二极管对LC振荡器直接调频再配以自动相位控制（APC）稳频系统，已成为目前广为采用的一种方式。

变容二极管是一个压控可变电容元件，可以利用它对自激振荡器频率进行控制，从而实现直接调频。利用变容二极管调频具有以下优点：元件本身体积小，机械强度高，寿命长；抗颤噪声和交流声的能力强；所需的调制功率小，电路简单；温度特性好；没有延迟现象，不会产生调制频率特性恶化以及其它不稳定因素。调频波另一优点，是抗干扰性好，因为干扰一般首先引起调频波的幅度产生变化，对这种寄生调幅，可用限幅器加以消除。

在实际的调频系统中，当最大频偏为±25HZ时，其噪声比就已经大大优越于调幅系统。因此，有些国家规定伴音发射机最大频偏为±25HZ。我国电视标准规定：伴音发射机的最大频偏为±50HZ。

3 频带宽度

为了不失真地传送调频波，在理论上所需要的带宽为无穷大。实际上随着边频次数的增多，它的幅度很快减小，所以整个调频波的能量大部分集中于载波附近的几对边频中，其它更高次的边频的幅度很小，以致可以忽略。在一般情况下，当边频的幅度小于未经调制时载频幅度的1%时，就可以认为达到频带的边界了。在此条件下，调频波的频带宽度用下面近似公式计算：

Bw=2（mf+3）F

上式中：F为调制信号的最高频率，mf为调频指数，Bw为频带宽度。由调频原理可知：

mf=Δf/F=σω/Ω

伴音的频率范围是：

50-1500HZ，

则mf=5000/1500=3.3，

取整数3代入公式得：

Bw=2（3+3）×1500=180HZ。

我国电视伴音发射的频带宽度规定为：250KHZ。[2]

但是，由于音频信号从15Hz～15kHz，频率变化1000倍，因此当频偏一定时，音频低端与高端的调频指数变化非常大，高频端时，调频指数mf将减小，这会使抗干扰性能变差。此外，频偏Δf与调制信号的振幅成正比，通常语声中高音频分量的振幅比低音频分量小，更会使抗干扰性能变差。解决的办法是在发送端采用预加重措施，压低低音频分量的振幅（相当于提高了高音频分量的相对幅度）， 以均衡、提高抗干扰的性能。在接收端则需将解调后得到的音频信号中的高频分量加以衰减，即采取去加重措施，以恢复原伴音中的高、低频分量振幅的比例。否则，接收机扬声器中就会产生高频尖叫声或低频郁闷声，让观众听着极不舒服。

4 予加重

由于伴音发射机采用的是调频制，而在调频广播发射机中产生的杂音成分，一般不是低频率的交流声，常常是高频段与超音频段的噪声。为了是整个传送伴音系统的信噪比满足技术要求，目前都是在伴音发射机中调制器前采用认为的方法增大调制信号高频段的增益，相应地加大频偏的办法来提高高频端的调频指数，这种技术手段称之为予加重。实现这种方法的电路被称为予加重电路。予加重的数值大小常用时间常数τ来表示。国际上有两种规定：τ=75微妙和τ=50微妙。我国电视技术标准规定τ=50微妙。

在伴音发射机中，由于采用予加重后，在电视机的接收输出端将会造成伴音信号的严重失真。为此，在电视机高频放大器中相应地将高音频端衰减一部分，来恢复原来输入伴音信号的频率特性。通常采用的方法在接收机中加一级去加重电路，从而对伴音发射机中的予加重给予准确的补偿。这种技术手段称之为去加重。国际电视技术标准规定：去加重电路时间常数应该与伴音发射机中的予加重电路的时间常数相等，均为50微妙。这样就改善了整个伴音信号通道的信杂比。

如图2示：（a）为予加重网络，（b）为去加重网络。

5 频率稳定度

抗干扰性能是任何发射机的主要技术指标之一，它与发射机的中心频率的稳定度有很大关系。当中心频率不稳定时，接收机的同频带就得加宽，整个通道的抗干扰性能就要下降。同时中心频率不稳定也降低了通信工作的可靠性和连续性。电视发射机中的中心频率不稳定，将会导致几种载频间相互干扰。

在实现调频过程中，为了使其中心频率不会发生很大变化，并且保持在规定范围内（我国电视技术标准规定为±3乘10的负6次每月），必须采取一定的措施。对于脉冲调相式间接调频法来说，由于采用了晶体振荡器，它的频率稳定度比较容易达到制定指标的。而对于利用可变电容元件方式的直接调频来说，由于调制电路是由普通的自激振荡器和与其连接的可变电容元件组成，这种方式经常受电源电压的变动或负载的变化或机械振动、温度和湿度等条件的变化以及电路元器件老化的影响导致中心频率发生变化。对于这些影响频率不稳定的因素，除注意电路和结构方面的设计，并对温度和湿度的变化进行补偿外，还必须采用自动频率控制技术手段，来确保中心频率的高度稳定，保持伴音载频与图像载频之间的频差值为6.5MZ±1000HZ，甲级不超过±300HZ。[3]

目前，采用的自动频率控制电路有两种方式。一种是自动频率控制系统（AFC），这种方式频率稳定性差，一般不采用。另一种是利用被控振荡器输出信号与标准振荡器基准信号的相位差，通过鉴相器转换为控制信号来改变被控振荡器的频率，使它等于基准信号的频率。通常称为自动相位控制系统（APC），或称为锁相环路。这种方式由于在相位锁定后，被控振荡器输出信号与基准信号之间只有一个固定相位差，而没有频率差。所以就频率而言它是一个无差系统。正是由于这个特性，目前在彩色电视伴音发射机中几乎都采用这种方式。

电视伴音发射机除以上重要技术指标规定外，还有频率响应、噪声和非线性失真等。伴音信号频率响应的优劣，将直接影响着伴音的质量。我国电视技术标准规定：甲级频响应在30-15000HZ范围内±dB（分贝数以400HZ的振幅特性为基准）。伴音发射机可以做到低噪声。伴音发射机大多为低电平调制，只要倍频级和功率放大级有足够的带宽，一般不会因为电子管的非线性而使失真有所影响，所以伴音发射机可以得到较好的直线性。

参考文献：

[1]现代电视技术.1994，（02）.

[2]广播与电视技术.2000，（10）.

[3]广播与电视技术.1990，（04）.

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