锁相环同步检波技术及在视频检波中的应用

1 引 言

检波技术在电子、通讯等领域是不可缺少的关键技术之一，因此检波电路在这些领域也是非常重要的。检波技术的好坏，直接影响到信号的分离和提取。在电视接收机中，视频检波位于中放级和预视放之间，完成从图像中频信号中检出视频信号以及对伴音中频信号进行二次混频。可见，检波环节好坏直接影响整机性能。随着电视技术的发展，电视功能的增强以及对电视性能要求的提高，原来的检波技术很难满足电视对视频检波的要求，因此必须采用更为先进的检波技术代替原来的检波方法。

早期的视频检波是利用二极管的单向导电性从调幅波中取出包络，得到视频信号；在混频时则是利用二极管的非线性，用38 MHz本振和31.5 MHz伴音中频进行混频，取出6.5 MHz的第二伴音中频信号。而同步检波是从平衡调幅波中取出两色差，完成Fu，Fv的分离。这种检波虽然较前一种要好，但还存在一些不足，而锁相环检波较好地克服前两种缺点，在现代视频检波中应用广泛。

2 锁相环同步检波

2.1 同步检波原理

如图1所示：视频信号经高频调谐器选频、放大和频率变换后，所得到38 MHz图像中频和31.5 MHz伴音中频送图像中放，经放大后送视频检波电路。由于视频检波采用的是同步检波，所需要的同步开关信号由图像中频信号在38 MHz检波中周作用下经限幅放大得到，从而完成检波。输出的FBAS(彩色全电视信号)和SIF2(第二伴音中频信号)送后续相关电路。

2.2 同步检波存在的问题

(1)当高频调谐器的本振频率发生偏移时，中频偏离38 MHz，解调出来的信号就会有干扰、减弱，从而产生失真。这种失真虽然可以通过中放AFC电路加以纠正，但是如果AFC电路出现问题，这时就无法解决。

(2)当图像中频出现过调制时，开关信号幅度不足，从而不能解调或解调失真，这种问题是无法通过AFC电路进行解决的。

可见，同步检波存在一些原理上的不足，要解决上述问题，必须对检波电路进行重新设计，克服该检波电路原理上的缺陷。

3 锁相环视频检波

3.1 锁相环电路

锁相环视频检波也称为PLL(Phase Locked Loop)视频检波，其核心部分是锁相环电路：锁相环路实质上是一个自动相位控制系统。如图2所示：该电路由压控晶振’VCO、90°移相、APC检波和低通滤波及开关等构成。送APC的有两路输入，一路是基准信号来自38 MHz图像中频，另一路是来自VCO产生的输出信号作为比较。两信号在鉴相器APC内进行频率和相位的比较，并将比较的差值转换成误差电压输出。该误差电压经低通滤波后，得到一个控制电压去控制VCO，使其频率和相位向基准信号靠拢。当环路一旦锁定，VCO输出信号的频率和相位就必定等于基准信号频率和相位，且能随基准信号的变换而变化。低通滤波器是为了滤除鉴相器输出信号中不需要的高频信号和其他输出，提高环路的性能。

3.2 锁相环检波原理

如图3所示：该电路增加锁定检波电路，其输入信号是彩全，输出信号送低通滤波器及开关电路，用来判断环路是否锁定。输出信号作为38 MHz开关信号，送视频检波电路。

针对前两种视频检波的特点及存在的问题，该检波电路主要作了以下两方面改进，较彻底地解决前面所述检波电路的不足：

(1)针对普通同步检波该电路的开关信号来自图像中频，当图像中频发生偏离38 MHz时且AFC出现问题又不能纠正这种偏移的情况，该检波电路的38 MHz关信号来自压控振荡器VCO，而不是来自38 MHz图像中频，因而开关信号与图像内容无关。既使高频调谐器的本振频率发生偏移且AFC电路出现问题，或图像中频信号发生过调制时，开关信号也能准确地为38 MHz，使解调处理的信号不产生失真。同时也能使该检波电路的VCO仍然有足够幅度的开关信号送检波器。VCO外接的38 MHz中周用来决定VCO振荡频率，它不再是限幅放大器组成部分之一。利用该中周可改变振荡频率，最终使环路锁定，使得前述问题得到很好的解决。

要想使38 MHz开关信号与38 MHz图像中频同频同相，必须采用锁相环。环路中有一个APC电路，把VCO信号经90°移相送APC作为比较信号，把图像中频送APC作为基准。两者在APC电路内进行频率和相位的比较，比较结果输出与两者频率差和相位差成正比的误差电压。该电压经低通滤波得到APC直流控制电压，然后加到VCO去纠正VCO的频率和相位，直到送入APC的两输入信号频率相同，相位相差90°为止。这样就可以保证视频检波的两输入信号同频同相，实现真正的同步检波。

(2)电路上专门设置了一个锁定检波器，它的主要作用是确保环路锁定。环路锁定与否是通过检测检波后的彩全的幅度来进行判断的，如果彩全幅度较小并且还有干扰，则锁定检波器输出控制信号到开关去改变低通时间常数，直到环路锁定。

设置90°移相是APC检波电路的要求。当两输入信号相差90°时，则无误差电压输出。此外VCO信号经90°移相后，还要送混频电路去与SIF1(第一伴音中频)混频，产生6.5 MHz的第二伴音中频。由于混频所需要的38 MHz不是来自图像中频而是来自VCO，这样6.5 MHz信号上就绝不可能有38 MHz调幅波的干扰，从而使图像对伴音的干扰得到彻底抑制。

4 结语

检波电路是电视电路的重要组成部分，其优劣直接影响到整个电视机对信号的处理效果，它是伴随电视技术的发展而发展的。锁相环电路是电子设备中的常用电路，在新型大屏幕彩色电视机中有着广泛的应用。实践表明，它是一种很好的检波方式，取得了很好的效果。

作者:陈 红，吴志红，米红菊
(1．安徽国防科技职业学院 安徽 六安 237011；2．四川大学 电气信息学院 四川 成都 610064；3．四川大学 计算机学院 四川 成都 610064；4．视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室 四川 成都 610065；5．后勤工程学院 重庆 400016)