实验一视频信号产生、测试一．实验目的1、了解CCD摄像机视频信号的产生机理2、全电视视频信号产生和波形测试二．原理说明CCD，即电荷耦合器件，是在大规模集成电路基础上研制的一种固体成像器件。

CCD芯片借助必要的光学系统和合适的外围驱动与处理电路，通过输入面空域上逐点的光电信号转换、存储和传输，在其输出端产生一个时序视频信号码，并经末端监视器同步显示一幅图像。

CCD是一种微型图像传感器。

（1）线阵CCD摄像机工作原理线阵CCD摄像机主要由CCD图像传感器、定时逻辑电路、驱动电路、信号处理电路和电源等几部分组成。

摄像机的定时逻辑电路：用于提供CCD正常工作时所需的一组时序脉冲，以保证把CCD象元中的信号电荷，按一定的规律转移到输出端,并在输出端口形成视频信号电压。

驱动电路：是定时逻辑电路与CCD传感器之间的接口，它把各路时序脉冲转变成CCD正常工作要求的波形和幅度。

视频信号处理电路：是对CCD输出的原始信号，进行必要的处理和适当的放大，以使输出信号具有一定的信躁比和幅度。

CCD 图像传感器既具有光电转换功能，又具有信号电荷的存储，转移和读出功能，只需加上一组时序脉冲进行驱动控制，就能实现对被测目标的一维扫描和信号读出。

当目标通过光学系统在CCD光敏区上成像时，入射光子被象元吸收，同时产生一定数量的光生电荷，在光积分期间，这些光电荷被存储在彼此隔离的相应象元的势阱中，每个象元势阱中所积累的光生电荷数，与照射在该象元面上的平均照度和光积分时间的乘积即曝光量成正比。

在电荷转移期间，各个象元中的光生电荷，通常是按奇、偶数分配同时转移到设置在象元上下两侧的移位寄存器中，然后在传输脉冲的控制下，依次转移到输出端。

电荷包通过输出二极管转换成信号电压，并把两列象元信号依次重新排列，最后输出一行完整的图像视频信号，完成一次扫描，这就是线阵CCD摄像系统的工作原理。

线阵CCD作为一种高灵敏度光电传感器，在工业生产线上，用于产品外部尺寸，非接触检测、控制和分类，自动化及机器人视觉中的精确定位。

（2）面阵CCD摄像机工作原理CCD黑白摄像机，它的光电信号读出，不再依靠扫描，而采取电荷转移的办法。

其控制转移的驱动脉冲，同样由一标准信号发生器提供。

该电路包括四个部分:CCD光电传感器、CCD传感器驱动器、图像处理板、电源。

CCD传感器阵列是由光敏二极管组成的光电传感器阵列，当景物的光学图像经由摄像物镜投射到此阵列上时，由于各光敏二极管接受光的强弱不同，而感生不同量的光电荷，这些感生电荷，经一定时间（一场）的积累，在转移栅的控制下，水平的移送到与象元对应的设在光敏元旁的垂直移位寄存器中，而后又在行转移脉冲的控制下，将电荷移送到水平移位寄存器，并由水平移位时钟脉冲控制依次向输出端转移，最后由输出电路输出视频信号。

由CCD传感器输出的视频信号已具有较大的幅度（0.5V以上），经由处理电路进行处理（包括自动增益控制、校正、同步信号混合、功率放大等），在终端得到全电视信号输出。

CCD彩色摄像机，有摄像镜头、带棋盘式滤色镜的CCD摄像器件、彩色信号分离电路及彩色电视信号处理电路组成。

（3）视频信号组成黑白全电视信号也称为视频信号。

包括图像信号、行消隐信号、行同步信号、场消隐信号、场同步信号及前后均衡脉冲。

视频图像信号是单方向性的，规定图像信号高电平75%处对应于图像黑色，称为黑色电平；图像信号低电平12.5%处对应于图像白色，称为白色电平，则此种图像信号称为负极性信号。

三．实验任务1、调节CCD摄像机2、CCD的镜头调节3、检测形成的视频信号四．实验报告要求1、总结实验步骤2、画出检出的视频信号波形(1)分别画出暴光最强、最弱和中度暴光时的两行负极性视频信号波形，要求有精确的数值。

(2)画出一个场削隐期间的全电视信号。

3、回答思考题五．思考题1.全电视信号由那些部分组成？简述你对全电视信号各组成部分作用的理解？D摄像机的组成及光原理？3.固体摄像机和摄像管摄像管摄像机的原理区别？D摄像机和CMOS摄像机的原理区别？六．实验设备1、电视原理实验台1台2、示波器1台3、CCD 摄像机 1个实验二全电视信号的发射和接收一、试验目的1、了解射频调制器的组成原理2、掌握射频调制器调制3、了解射频参数的测量二、原理说明1、射频调制器主要有射频直接调制方式和中频调制方式两种。

射频直接调制方式载波频率较高，各频道频率不同，调制后残留边带滤波器很困难，各种性能指标也较差。

中频调制方式现在较低的中间频率上进行调制，然后再变换到各个频道上去，残留边带滤波可采用生表面滤波器，还可以在固定中频上进行各种校正，有较高的性能指标。

因此，邻频前端的频道调制期一般采用中频调制方式。

本实验设备采用中频制式频道调制器，它实际是中频调制试电视发射机调制器的小型化。

2、中频调制式电视机原理电视发射机过去采用末级高电平调制，现代的电视发射机已全面采用中频调制方式，电视频道频谱如下图。

对D、K制，如载频fv,伴音载频为fv+6.5MHZ,即两载频相差6.5MHZ，图像为调幅，伴音为调频。

3、中频调制方式有如下优点：由于是低电平调制，没有耐高压、大电流问题，所以调制器可制作得很小，且性能很好；设备的中频部分不论哪个频道都是一样的，给生产带来极大的方便；可对视频（即图像）部分进行钳位，白峰切割，视频自动增益控制，同步信号的处理及替换，DG、DP非线性校正等一系列处理；可采用声表面波滤波器对残余边带进行滤波处理，其群时延在50ns之内。

4、中频调制方式的缺点：中频调制在变换为射频（RF）以后，各级功放都为已调波放大，在一个频道的信号中包含图像载频fv、伴音载频fA和副载波频率fs，由放大器非线性失真带来的互调失真必须限定在高标准范围内，一般要求三音互调≤-60Db，因此各功放管工作在欠压状态，不能充分利用。

5、中频调制式电视发射机有以下几部分组成：6、图像在经过视频处理后先进入中频调制器进行调制，然后将此中频（频率为38MHZ）送入声表面滤波器进行图像残余边带滤波器处理。

伴音信号先经过6.5MHZ，调制（必需锁相）然后送入环形混频至31.5MHZ，再送入窄带声表面滤波器滤波。

7、中频调制器：采用专用集成电路进行调制，图像载频选用38MHZ晶体振荡产生，它具有各种处理、校正电路等功能。

8、伴音中频31.5MHZ的调频电视伴音调制都采用直接调频法，即在本振上对某一变容二极管进行调频，而不是对石英晶体振荡器回路的某一变容二极管进行调频。

这是由于石英晶体振荡器串联谐振频率f1和并联谐振频率f2相差很小，而振荡频率fc必须在f1和f2之间，即f1能改变的最大范围在f1和f2之间频偏很小，在石英晶体振荡器上直接调频是不可取的。

31.5MHZ(对BG制为33.4MHZ)上频偏△f=±50kHz的宽带调频，目前一般采用在LC回路上加相位锁定环（PLL）的方法。

9、IF/RF上边频器：它由RF锁相环频率合成振荡器本振，然后进入环形混频器与中频混频，产生输出频道的频率。

10、声表面波滤波器声表面波滤波器具有线性相频特性（即群时延）好和通带较宽的特点。

其制作过程是：将压电材料（常用铌酸锂）表面加工成无孔和光滑表面，然后用光刻技术固定梳妆金属电极（也称为叉指）。

设基板上的声表面波速度为v，梳齿的节距为x，在梳状电极上加频率f=v/x的电压进行激励时，电信号即转变为生表面波。

这种梳状电极称为IDT。

声表面波在接收端上转换成电信号，从而起到滤波作用。

这种滤波器的通频带取决于电极的对数。

改变切换电极的对数，就可改变通频带的宽度。

衰减量（即插损）取决于叉指的面积（W）。

对中频的SWAF，W约为20mm×15mm,插损为27DB，需要采取两极中频放大器的放大量对去插损进行补偿。

三、试验任务1、掌握射频调制器调整（1）将CCD摄像机视频输出接至面板上视频输出端，射频“测试输出”接至“解调输入”，调节解调部分接收频率等于“测试频率”频率，屏幕上应有图像产生，顺时针调节“视频调制度”旋钮，是调制度由小到大，观察图像变化。

（2）将“视频调制度”调节至最佳值。

（3）当采用录像机等信号源时，将有录像机音频信号输出接至面板“音频输入” 顺时针调节“伴音调制度”旋钮，使调制度由小到大，观察声音变化。

(4) 将“音频调制度”调节至最佳值。

2、(选做)了解射频参数的测量调节面板上“伴音/图像”，“射频输出”旋钮，可以调节伴音载波与图像载波比值和调节视频信号的输出电平。

选做:“射频输出”接至HP8558B频谱仪。

射频参数主要有图像载波输出电平（dBuV）,图像载波、伴音载波功率比A/V(dB)，以及带外寄生输出抑制（dB）等参数，采用频谱仪HP8558B可直接读出。

3、用示波器观察摄像机视频输出频谱。

四、报告要求1、总结实验步骤2、画出射频调制器的原理框图。

3、画出你所使用的电视原理实验台所调制出的射频信号谱图, 要求有数值。

4、画出本实验有线电视系统框图。

5、回答思考题。

五、思考题说出一个你最常看的电视节目的电视频道号以及所处波段、频道带宽、图象载频、伴音载频、接收机本振频率和中心频率．六、实验设备1、电视原理实验台 1台2、示波器 1台3、摄像机 1台4、卫星电视接收设备 1套（公用）5、电视信号发生器 1套（公用）实验二全电视信号的发射和接收一、试验目的1、了解射频调制器的组成原理2、掌握射频调制器调制3、了解射频参数的测量二、原理说明1、射频调制器主要有射频直接调制方式和中频调制方式两种。

射频直接调制方式载波频率较高，各频道频率不同，调制后残留边带滤波器很困难，各种性能指标也较差。

中频调制方式现在较低的中间频率上进行调制，然后再变换到各个频道上去，残留边带滤波可采用生表面滤波器，还可以在固定中频上进行各种校正，有较高的性能指标。

因此，邻频前端的频道调制期一般采用中频调制方式。

本实验设备采用中频制式频道调制器，它实际是中频调制试电视发射机调制器的小型化。

2、中频调制式电视机原理电视发射机过去采用末级高电平调制，现代的电视发射机已全面采用中频调制方式，电视频道频谱如下图。

对D、K制，如载频fv,伴音载频为fv+6.5MHZ,即两载频相差6.5MHZ，图像为调幅，伴音为调频。

3、中频调制方式有如下优点：由于是低电平调制，没有耐高压、大电流问题，所以调制器可制作得很小，且性能很好；设备的中频部分不论哪个频道都是一样的，给生产带来极大的方便；可对视频（即图像）部分进行钳位，白峰切割，视频自动增益控制，同步信号的处理及替换，DG、DP非线性校正等一系列处理；可采用声表面波滤波器对残余边带进行滤波处理，其群时延在50ns之内。

4、中频调制方式的缺点：中频调制在变换为射频（RF）以后，各级功放都为已调波放大，在一个频道的信号中包含图像载频fv、伴音载频fA和副载波频率fs，由放大器非线性失真带来的互调失真必须限定在高标准范围内，一般要求三音互调≤-60Db，因此各功放管工作在欠压状态，不能充分利用。