鎖相環(huán)同步檢波技術(shù)及在視頻檢波中的應(yīng)用

1 引 言

檢波技術(shù)在電子、通訊等領(lǐng)域是不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此檢波電路在這些領(lǐng)域也是非常重要的。檢波技術(shù)的好壞，直接影響到信號(hào)的分離和提取。在電視接收機(jī)中，視頻檢波位于中放級(jí)和預(yù)視放之間，完成從圖像中頻信號(hào)中檢出視頻信號(hào)以及對(duì)伴音中頻信號(hào)進(jìn)行二次混頻。可見(jiàn)，檢波環(huán)節(jié)好壞直接影響整機(jī)性能。隨著電視技術(shù)的發(fā)展，電視功能的增強(qiáng)以及對(duì)電視性能要求的提高，原來(lái)的檢波技術(shù)很難滿足電視對(duì)視頻檢波的要求，因此必須采用更為先進(jìn)的檢波技術(shù)代替原來(lái)的檢波方法。

早期的視頻檢波是利用二極管的單向?qū)щ娦詮恼{(diào)幅波中取出包絡(luò)，得到視頻信號(hào)；在混頻時(shí)則是利用二極管的非線性，用38 MHz本振和31.5 MHz伴音中頻進(jìn)行混頻，取出6.5 MHz的第二伴音中頻信號(hào)。而同步檢波是從平衡調(diào)幅波中取出兩色差，完成Fu，F(xiàn)v的分離。這種檢波雖然較前一種要好，但還存在一些不足，而鎖相環(huán)檢波較好地克服前兩種缺點(diǎn)，在現(xiàn)代視頻檢波中應(yīng)用廣泛。

2 鎖相環(huán)同步檢波

2.1 同步檢波原理

如圖1所示：視頻信號(hào)經(jīng)高頻調(diào)諧器選頻、放大和頻率變換后，所得到38 MHz圖像中頻和31.5 MHz伴音中頻送圖像中放，經(jīng)放大后送視頻檢波電路。由于視頻檢波采用的是同步檢波，所需要的同步開(kāi)關(guān)信號(hào)由圖像中頻信號(hào)在38 MHz檢波中周作用下經(jīng)限幅放大得到，從而完成檢波。輸出的FBAS(彩色全電視信號(hào))和SIF2(第二伴音中頻信號(hào))送后續(xù)相關(guān)電路。

2.2 同步檢波存在的問(wèn)題

(1)當(dāng)高頻調(diào)諧器的本振頻率發(fā)生偏移時(shí)，中頻偏離38 MHz，解調(diào)出來(lái)的信號(hào)就會(huì)有干擾、減弱，從而產(chǎn)生失真。這種失真雖然可以通過(guò)中放AFC電路加以糾正，但是如果AFC電路出現(xiàn)問(wèn)題，這時(shí)就無(wú)法解決。

(2)當(dāng)圖像中頻出現(xiàn)過(guò)調(diào)制時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)幅度不足，從而不能解調(diào)或解調(diào)失真，這種問(wèn)題是無(wú)法通過(guò)AFC電路進(jìn)行解決的。

可見(jiàn)，同步檢波存在一些原理上的不足，要解決上述問(wèn)題，必須對(duì)檢波電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，克服該檢波電路原理上的缺陷。

3 鎖相環(huán)視頻檢波

3.1 鎖相環(huán)電路

鎖相環(huán)視頻檢波也稱為PLL(Phase Locked Loop)視頻檢波，其核心部分是鎖相環(huán)電路：鎖相環(huán)路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自動(dòng)相位控制系統(tǒng)。如圖2所示：該電路由壓控晶振’VCO、90°移相、APC檢波和低通濾波及開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。送APC的有兩路輸入，一路是基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)自38 MHz圖像中頻，另一路是來(lái)自VCO產(chǎn)生的輸出信號(hào)作為比較。兩信號(hào)在鑒相器APC內(nèi)進(jìn)行頻率和相位的比較，并將比較的差值轉(zhuǎn)換成誤差電壓輸出。該誤差電壓經(jīng)低通濾波后，得到一個(gè)控制電壓去控制VCO，使其頻率和相位向基準(zhǔn)信號(hào)靠攏。當(dāng)環(huán)路一旦鎖定，VCO輸出信號(hào)的頻率和相位就必定等于基準(zhǔn)信號(hào)頻率和相位，且能隨基準(zhǔn)信號(hào)的變換而變化。低通濾波器是為了濾除鑒相器輸出信號(hào)中不需要的高頻信號(hào)和其他輸出，提高環(huán)路的性能。

3.2 鎖相環(huán)檢波原理

如圖3所示：該電路增加鎖定檢波電路，其輸入信號(hào)是彩全，輸出信號(hào)送低通濾波器及開(kāi)關(guān)電路，用來(lái)判斷環(huán)路是否鎖定。輸出信號(hào)作為38 MHz開(kāi)關(guān)信號(hào)，送視頻檢波電路。

針對(duì)前兩種視頻檢波的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題，該檢波電路主要作了以下兩方面改進(jìn)，較徹底地解決前面所述檢波電路的不足：

(1)針對(duì)普通同步檢波該電路的開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)自圖像中頻，當(dāng)圖像中頻發(fā)生偏離38 MHz時(shí)且AFC出現(xiàn)問(wèn)題又不能糾正這種偏移的情況，該檢波電路的38 MHz關(guān)信號(hào)來(lái)自壓控振蕩器VCO，而不是來(lái)自38 MHz圖像中頻，因而開(kāi)關(guān)信號(hào)與圖像內(nèi)容無(wú)關(guān)。既使高頻調(diào)諧器的本振頻率發(fā)生偏移且AFC電路出現(xiàn)問(wèn)題，或圖像中頻信號(hào)發(fā)生過(guò)調(diào)制時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)也能準(zhǔn)確地為38 MHz，使解調(diào)處理的信號(hào)不產(chǎn)生失真。同時(shí)也能使該檢波電路的VCO仍然有足夠幅度的開(kāi)關(guān)信號(hào)送檢波器。VCO外接的38 MHz中周用來(lái)決定VCO振蕩頻率，它不再是限幅放大器組成部分之一。利用該中周可改變振蕩頻率，最終使環(huán)路鎖定，使得前述問(wèn)題得到很好的解決。

要想使38 MHz開(kāi)關(guān)信號(hào)與38 MHz圖像中頻同頻同相，必須采用鎖相環(huán)。環(huán)路中有一個(gè)APC電路，把VCO信號(hào)經(jīng)90°移相送APC作為比較信號(hào)，把圖像中頻送APC作為基準(zhǔn)。兩者在APC電路內(nèi)進(jìn)行頻率和相位的比較，比較結(jié)果輸出與兩者頻率差和相位差成正比的誤差電壓。該電壓經(jīng)低通濾波得到APC直流控制電壓，然后加到VCO去糾正VCO的頻率和相位，直到送入APC的兩輸入信號(hào)頻率相同，相位相差90°為止。這樣就可以保證視頻檢波的兩輸入信號(hào)同頻同相，實(shí)現(xiàn)真正的同步檢波。

(2)電路上專門設(shè)置了一個(gè)鎖定檢波器，它的主要作用是確保環(huán)路鎖定。環(huán)路鎖定與否是通過(guò)檢測(cè)檢波后的彩全的幅度來(lái)進(jìn)行判斷的，如果彩全幅度較小并且還有干擾，則鎖定檢波器輸出控制信號(hào)到開(kāi)關(guān)去改變低通時(shí)間常數(shù)，直到環(huán)路鎖定。

設(shè)置90°移相是APC檢波電路的要求。當(dāng)兩輸入信號(hào)相差90°時(shí)，則無(wú)誤差電壓輸出。此外VCO信號(hào)經(jīng)90°移相后，還要送混頻電路去與SIF1(第一伴音中頻)混頻，產(chǎn)生6.5 MHz的第二伴音中頻。由于混頻所需要的38 MHz不是來(lái)自圖像中頻而是來(lái)自VCO，這樣6.5 MHz信號(hào)上就絕不可能有38 MHz調(diào)幅波的干擾，從而使圖像對(duì)伴音的干擾得到徹底抑制。

4 結(jié)語(yǔ)

檢波電路是電視電路的重要組成部分，其優(yōu)劣直接影響到整個(gè)電視機(jī)對(duì)信號(hào)的處理效果，它是伴隨電視技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。鎖相環(huán)電路是電子設(shè)備中的常用電路，在新型大屏幕彩色電視機(jī)中有著廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐表明，它是一種很好的檢波方式，取得了很好的效果。