鎖相環(huán)同步檢波技術及在視頻檢波中的應用

1 引 言

檢波技術在電子、通訊等領域是不可缺少的關鍵技術之一，因此檢波電路在這些領域也是非常重要的。檢波技術的好壞，直接影響到信號的分離和提取。在電視接收機中，視頻檢波位于中放級和預視放之間，完成從圖像中頻信號中檢出視頻信號以及對伴音中頻信號進行二次混頻?？梢?，檢波環(huán)節(jié)好壞直接影響整機性能。隨著電視技術的發(fā)展，電視功能的增強以及對電視性能要求的提高，原來的檢波技術很難滿足電視對視頻檢波的要求，因此必須采用更為先進的檢波技術代替原來的檢波方法。

早期的視頻檢波是利用二極管的單向導電性從調幅波中取出包絡，得到視頻信號；在混頻時則是利用二極管的非線性，用38 MHz本振和31.5 MHz伴音中頻進行混頻，取出6.5 MHz的第二伴音中頻信號。而同步檢波是從平衡調幅波中取出兩色差，完成Fu，Fv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，在現代視頻檢波中應用廣泛。

2 鎖相環(huán)同步檢波

2.1 同步檢波原理

如圖1所示：視頻信號經高頻調諧器選頻、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，所需要的同步開關信號由圖像中頻信號在38 MHz檢波中周作用下經限幅放大得到，從而完成檢波。輸出的FBAS(彩色全電視信號)和SIF2(第二伴音中頻信號)送后續(xù)相關電路。

2.2 同步檢波存在的問題

(1)當高頻調諧器的本振頻率發(fā)生偏移時，中頻偏離38 MHz，解調出來的信號就會有干擾、減弱，從而產生失真。這種失真雖然可以通過中放AFC電路加以糾正，但是如果AFC電路出現問題，這時就無法解決。

(2)當圖像中頻出現過調制時，開關信號幅度不足，從而不能解調或解調失真，這種問題是無法通過AFC電路進行解決的。

可見，同步檢波存在一些原理上的不足，要解決上述問題，必須對檢波電路進行重新設計，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)路實質上是一個自動相位控制系統(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關等構成。送APC的有兩路輸入，一路是基準信號來自38 MHz圖像中頻，另一路是來自VCO產生的輸出信號作為比較。兩信號在鑒相器APC內進行頻率和相位的比較，并將比較的差值轉換成誤差電壓輸出。該誤差電壓經低通濾波后，得到一個控制電壓去控制VCO，使其頻率和相位向基準信號靠攏。當環(huán)路一旦鎖定，VCO輸出信號的頻率和相位就必定等于基準信號頻率和相位，且能隨基準信號的變換而變化。低通濾波器是為了濾除鑒相器輸出信號中不需要的高頻信號和其他輸出，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，其輸入信號是彩全，輸出信號送低通濾波器及開關電路，用來判斷環(huán)路是否鎖定。輸出信號作為38 MHz開關信號，送視頻檢波電路。

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

(1) 針對普通同步檢波該電路的開關信號來自圖像中頻，當圖像中頻發(fā)生偏離38 MHz時且AFC出現問題又不能糾正這種偏移的情況，該檢波電路的38 MHz關信號來自壓控振蕩器VCO，而不是來自38 MHz圖像中頻，因而開關信號與圖像內容無關。既使高頻調諧器的本振頻率發(fā)生偏移且AFC電路出現問題，或圖像中頻信號發(fā)生過調制時，開關信號也能準確地為38 MHz，使解調處理的信號不產生失真。同時也能使該檢波電路的VCO仍然有足夠幅度的開關信號送檢波器。VCO外接的38 MHz中周用來決定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，使得前述問題得到很好的解決。

要想使38 MHz開關信號與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APC電路，把VCO信號經90°移相送APC作為比較信號，把圖像中頻送APC作為基準。兩者在 APC電路內進行頻率和相位的比較，比較結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同頻同相，實現真正的同步檢波。

(2)電路上專門設置了一個鎖定檢波器，它的主要作用是確保環(huán)路鎖定。環(huán)路鎖定與否是通過檢測檢波后的彩全的幅度來進行判斷的，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到開關去改變低通時間常數，直到環(huán)路鎖定。


設置90°移相是APC檢波電路的要求。當兩輸入信號相差90°時，則無誤差電壓輸出。此外VCO信號經90°移相后，還要送混頻電路去與SIF1(第一伴音中頻)混頻，產生6.5 MHz的第二伴音中頻。由于混頻所需要的38 MHz不是來自圖像中頻而是來自VCO，這樣6.5 MHz信號上就絕不可能有38 MHz調幅波的干擾，從而使圖像對伴音的干擾得到徹底抑制。

4 結語

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