CN1098586A - 彩色信号的解调电路及解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种彩色信号的解调电路及解调方法， 能够解调与不同的色度副载波频率相对应的彩色信 号。采用希尔伯特变换器，使输入彩色信号延迟 π/2，由载波发生器产生解调用的载波信号，将该输 入的彩色信号和载波信号相乘和/或相加，以解调所 要求的基带的色差信号，因而与不同的频率色同步载 波信号相对应且简化了硬件。

Description

本发明涉及一种彩色信号的解调电路及解调方法，更详细说，涉及一种能够解调与不同色度副载波频率对应的已调制的彩色信号的彩色信号解调电路及解调方法。

常用的彩色信号解调电路中，将输入的彩色信号（ω_sc+ω_m）跟用于解调的、其频率与输入彩色信号的副载波（ω_sc相同的载波信号相乘。然后，由低通滤波器除去不需要的二次谐波，从而解调出基带的色差信号R-Y和B-Y。参照图1，对此将作更详细地说明。

图1是一种常用彩色信号解调电路的框图，其中，彩色信号被分成亮度与色度信号，并经采样之后，只有色同步信号能通过色同步选通门电路10而输出。

从色同步（选通）门电路10输出的色同步信号输入到相位差检测器20，在此其相位与产生的载波信号的相位作比较，并从载波发生器30反馈。将比较后所得的相差作为电压信号输出。

将与相差检测器20输出的相差对应的电压输入到载波发生器30，其振荡频率为3.58MHz（例如在NTSC制式情形下）即彩色副载波频率，其结果，输出解调用的第1和第2载波信号（Sinω_sct和COS ω_sct）。

在色差信号解调器40接收由载波发生器30输出的解调用的第1和第2载波信号，并将输入到经调制的彩色信号输入端的彩色信号解调成为色差信号。在第1乘法器41，由载波发生器30输出的解调用第1载波信号和经调制的输入彩色信号（C）相乘，而第2乘法器41的输出信号，作为第1低通滤波器43的R-Y信号输出。

在第2乘法器42，经调制的输入彩色信号（C）和解调用的第2载波信号相乘，而第2乘法器42的输出信号，作为第2低通滤波器44的B-Y信号而输出。

这里，当输入彩色信号的载波频率和带宽不同，而必须对各种输入彩色信号进行处理时，各自与待解调的副载波彩色信号对应的低通滤波器对解调电路后级都是必要的。

举例来说，图2A所示的输入信号的频率特性，假定信号X具有的中心频率ωsc为1MHz而带宽ωm为2MHz。另外，图2B表示输入信号的频率特性，假定信号Y具有中心频率ωsc为2MHz而带宽ωm为4MHz。

当解调用的1MHz载波信号与X-信号相乘时，产生图2C所示的频率特性。同时，解调用的2MHz载波信号与Y-信号相乘时，则产生图2D所示的频率特性。

因此，使用截止频率为1MHz的低通滤波器以产生X-信号，而使用载止频率为2MHz的低通滤波器以产生Y-信号，从而解调出原始的信号。

于是，当输入彩色信号的载波频率不同时，绝对需要分别具有不同截止频率的各种低通滤波器。所以，在电路之间共用元件是不可能的，而电路体积必须扩大。此外，与其它系统的互换性也差。

同时，在EP399758已披露了一种FM解调装置。该专利中的FM解调装置采用Hilbert变换器，延迟经FM调制的信号相位，从而通过用低通滤波器消除不需要的高出载波信号预定倍数的高频分量，而改善S/N比。因为采用低通滤波器，除去高于载波信号二倍的高频率分量，以便解调上述装置中经调制的信号，所以，必须采用截止频率随载波信号频率而变的低通滤波器。

因此，本发明的目的是提供一种彩色信号解调电路，该电路能解调彩色信号，而无需调整硬件，同时与具有不同的色度载波的输入彩色信号相适应。

本发明的另一个目的是提供一种通过上述解调电路能够实现的彩色信号的解调方法。

为达到上述各目的，本发明提出一种彩色信号解调电路，在该电路中解调输入的用载波信号调制的彩色信号，它包括：

用来产生与加载于彩色信号上的色同步信号同步的正弦及余弦分量的第1、第2载波信号的载波产生装置;

用来延迟输入彩色信号相位的相位延迟装置;

利用输入彩色信号与第1载波信号相乘的结果和从相位延迟装置输出的延迟彩色信号与第2载波信号相乘的结果，来解调基带的B-Y色差信号的第1解调装置，以及

利用输出彩色信号与第2载波信号相乘的结果和延迟彩色信号与第1载波信号相乘的结果，来解调基带R-Y色差信号的第二解调装置。

一种用载波信号来解调输入的经调制的彩色信号的本发明的彩色信号解调方法，包括下列各步骤：

产生具有与加载在彩色信号上的同步信号同步的正弦分量的第1载波信号和具有余弦分量的第2载波信号;

延迟输入彩色信号的相位;

利用输入彩色信号与第1载波信号相乘的结果和从相位延迟步骤输出的延迟彩色信号与第2载波信号的结果，来解调基带的B-Y色差信号;以及

利用输入彩色信号与第2载波信号相乘的结果和延迟彩色信号与第1载波信号相乘的结果来解调基带的R-Y色差信号。

通过参照附图及详细描述最佳实施例，本发明的上述目的和其他优点将会变得更清楚，其中：

图1是表示常用彩色信号解调电路的框图;

图2A至图2D是为说明图1所示低通滤波器的曲线图;

图3是表示根据本发明的彩色信号解调电路实施例的框图;以及

图4是表示图3所示的色差信号解调器的详细电路图。

图3是表示一种实施本发明的彩色信号解调电路的框图。

色同步选通门电路110和时间延迟补偿器150通常都与调制彩色信号输入端100连接。

相位值检测器120的输入端与色同步选通门电路110的输出端连接，而相位值检测器120的输出端与相位差检测器130的第1输入端连接。

载波发生器140的输入端与相位差检测器130的输出端连接，而载波发生器140的第1输出端与相位差检测器130的第2输入端连接，且载波发生器140的第2和第3输出端分别与色差信号解调器160的第2和第3输入端连接。

色差信号解调器160的第1输入端与时间延迟补偿器150的输出端连接，而色差信号解调器160的第1和第2输出端分别接到各自输出R-Y和B-Y的色差信号的外接线端。

图4是表示图3所示色差信号解调器的详细电路图。

色差信号解调器160包括连到时间延迟补偿器150输出端的Hilbert变换器161、第1输入端连到时间延迟补偿器150的输出端和第2输入端连到载波发生器140的第2输出端的第1乘法器162、第1输入端连到时间延迟补偿器150的输出端和第2输入端连到载波发生器140的第3输出端的第2乘法器163，第1输入端连到Hilbert变换器161的输出端和第2输入端连到载波发生器140的第3输入出端的第3乘法器164、第1输入端连到Hilbert变换器161的输出端和第2输入端连到载波发生器140的第2输出端的第4乘法器165、第1输入端连到第1乘法器162的输出端和第2输入端连到第1乘法器162的输出端和第2输入端连到第3乘法器164的输出端的第1加法器166、连到第4乘法器165输出端的反相器167、以及第1输入端连到第2乘法器163的输出端和第2输入端连到反相器167的输出端的第二加法器168。

参照图4，下面将说明图3所示的彩色信号解调电路的运作原理。

参见图3，经调制的彩色信号C同时送到时间延迟补偿器150和色同步选通门电路110。

这时，该输入的彩色信号是一种（比方说）平衡调制的信号。

时间延迟补偿器150可以由闩锁或延迟电路组成，并且延迟输入经调制的彩色信号及输出经延迟的信号给色差信号解调器160，以补偿从色同步选通门电路110至载波发生器140所花费的信号处理时间。

色同步选能门电路110只输出加载在经调制的彩色信号上的色同步信号。

相位值检测器120检测从色同步（选通）门电路110输出的彩色同步信号的标准点值。在相位差检测器130中，将从相位值检测器120检出的色同步信号的相位值与由载波发生器140反馈的载波信号的相位值作比较，而后，检出两相位之间的差值对应的相位差，并且供给载波发生器140。

在载波发生器140内，由相位差检测器130检出的相位差与现在正在产生的载波信号相加，于是，产生了与输入彩色信号C同步的载波信号，并输出到彩色信号解调器160。

至于彩色信号解调器160，输入彩色信号C，即时间延迟补偿器150的输出信号，且解调如下：

首先，输入到彩色信号输入端100的已调制的彩色信号C可以表达如下：

C＝Cb（cosω_sct）+Cr（sinω_sct） …（1）

其中C是彩色信号，Cb是B-Y信号而Cr是R-Y信号。

从使彩色信号C延迟π/2得出的信号C′3表达如下：

C′＝Cb（cosω_sct）-Cr（sinω_sct） …（2）

其中C′是在Hilbert变换器161中变换π/2的彩色信号。Hilbert变换器161过滤整个带信号而无衰减，但仅作移相。

第1乘法器162使彩色信号C乘以用于解调的从载波发生器140的第2输出端输出的载波信号（Sinω_sct）。可以表达如下：

2C（sinω_sct）＝Cb（sinω_sct）sinω_sct+Cr（cosω_sct）sinω_sct＝-Cb（cos2ω_sct）+Cb（cos0）+Cr（sin2ω_sct）+Cr（sin0）＝-Cb（cos2ω_sct）+Cr（sin2ω_sct）+Cb …（3）

第3乘法器164，使COSω_slt与彩色信号C′相乘，而信号C′是由Hilbert变换器161变换π/2的信号，可以表达如下：

2C′（cosω_sct）＝Cb（cosω_sct）cosω_sct-Cr（sinω_sct）cosω_sct＝Cb（cos2ω_sct）+Cb（cos0）-Cr（sin2ω_sct）-Cr（sin0）＝Cb（cos2ω_sct）-Cr（sin2ω_sct）+Cb …（4）

第1和第3乘法器162和164的输出信号在第1加法器166中相加，其运作可表达为：

2C（sin2ω_sct）+2C′（cos2ω_sct）＝2Cb …（5）

其中Cb是第1加法器166输出的B-Y信号。

第2乘法器163，使彩色信号C乘以用于解调的从载波发生器140第3输出端输出的载波信号（COSω_sot），可表达为：

2C（cosω_sct）＝Cb（sinω_sct）cosω_sct+Cr（cosω_sct）cosω_sct＝-Cb（sin2ω_sct）+Cb（sin0）+Cr（cos2ω_sct）+Cr（cos0）＝-Cb（sin2ω_sct）+Cr（cos2ω_sct）+Cr …（6）

把经π/2变换的彩色信号C，就是Hilbert变换器161的输出信号乘以第4乘法器165中用于解调的载波信号（Sinω_sct），可表达为：

2C′（sinω_sct）＝Cb（sinω_sct）cosω_sct-Cr（sinω_sct）sinω_sct＝Cb（sin2ω_sct）+Cb（sin0）+Cr（cos2ω_sct）-Cr（cos0）＝Cb（cos2ω_sct）+Cr（sin2ω_sct）-Cr …（7）

表达式（6）所表达的第2乘法器163的输出信号和经反相器167使表达式（7）所表达的第4乘法器165的输出信号反相的输出信号在第2加法器168中相加。结果可以表达为：

2C（cosω_sct）+（-2C′（sin2ω_sct）＝2Cr…（8）

Cr是R-Y信号，而第2加法器168的输出为R-Y。

所以，在本发明中，对于不同频率的色度副载波彩色信号，除去了用于常规彩色解调电路的低通滤波器，并采用Hilbert变换器，从而，只要改变ω_sc值就能解调其色度副载波信号因广播方法不同而不同的彩色信号。

此外，本发明可应用于解调视频装置例如盒式录像机或电视机的模似或数字彩色信号。

如上所述，本发明的彩色信号解调电路及解调方法可以解调与具有不同频率的色度副载波相应的彩色信号，而不需要有用来除去调制信号的谐波分量的低通滤波器，因而简化了硬件。

Claims (11)

1、一种彩色信号解调电路，在该电路中用一载波信号解调已调制的输入彩色信号，所述的彩色信号解调电路包括：

用来产生具有与加载于所述彩色信号的色同步信号同步的正弦分量及余弦分量的第1、第2载波信号的载波产生装置；

用来延迟所述输入彩色信号相位的相位延迟装置；

利用所述输入彩色信号与所述第1载波信号相乘的结果和从相位延迟装置输出的所述已延迟的彩色信号与所述第2载波信号相乘的结果，来解调基带的B-Y色差信号的第1解调装置，以及

利用所述输入彩色信号与所述第2载波信号相乘的结果和所述已延迟的彩色信号与所述第1载波信号相乘的结果，来解调基带R-Y色差信号的第2解调装置。

2、一种按照权利要求1的彩色信号解调电路，其特征在于，所述输入彩色信号是由B-Y分量和R-Y分量相加而获得，而B-Y分量是由有同样频率的正弦分量与色度载波（信号）的相乘结果，R-Y分量是由有同样频率的余弦分量乘以色度载波信号得到的。

3、一种彩色信号处理装置中的彩色信号调制电路，它包括：用来产生具有正弦分量的第1载波信号和具有余弦分量的第2载波信号的载波产生装置，以便把已调制的彩色信号解调为基带的彩色信号，所述第1和第2载波信号与加载于输入的彩色信号的色同步信号同步，所述的彩色信号解调电路包括：

-用来将输入的彩色信号，变换成有经预定相位延迟的彩色信号的移相器;

-用来将所述彩色信号与由所述载波产生装置输出的所述第1载波信号相乘的第1乘法器;

-用来将所述彩色信号与第2载波信号相乘的第2乘法器;

-用来将所述第1载波信号与由所述移相器输出的所述的经相位延迟的彩色信号相乘的第3乘法器;

-用来将所述第2载波信号与由所述移相器输出的所述的经相位延迟的彩色信号相乘的第4乘法器;

-用来将所述第1和第4乘法器的输出信号相加而输出B-Y色差信号的加法器;以及

-用来将所述第2和第3乘法器的输出信号相减而输出R-Y色差信号的减法器。

4、一种按照权利要求3的彩色信号解调电路，其特征在于，所述移相器是一种希尔伯特（Hilbert）变换器。

5、一种按照权利要求4的彩色信号解调电路，其特征在于，所述彩色信号是由与和色度载波信号有同样频率的正弦分量相乘的B-Y分量和与和色度载波信号有同样频率的余弦分量相乘的R-Y分量相加而获得。

6、一种彩色信号解调电路，它包括只检出输入彩色信号中的彩色同步信号的色同步选通装置;比较由所述色同步选通的装置输出的色同步信号与用于解调的载波信号之间的相位值而输出相位差的相位差检测装置;将所述相位差检测装置检出的相位差加到正在产生的载波信号上而输出与用于解调的输入彩色信号同步的所述载波信号的载波产生装置;利用解调用的所述载波信号，将所述输入彩色信号解调成为基带色差信号的彩色信号解调装置，其特征在于，所述色差信号解调装置包括：

-将输入彩色信号转换成为延迟π/2的彩色信号的移相器，

-将所述彩色信号与由所述载波产生装置输出的具有正弦分量的第1载波信号相乘的第1乘法器;

-将所述彩色信号与由所述载波产生装置输出的具有全弦分量的第2载波信号相乘的第2乘法器;

-将由所述移相器输出的已延迟相位的彩色信号与所述第1载波信号相乘的第3乘法器;

-将由所述移相输出的已延迟相位的彩色信号与所述第2载波信号相乘的第4乘法器;

-将所述第1和第4乘法器的输出信号相加而输出B-Y彩色差信号的加法器;以及

-将所述第2和第3乘法器的输出信号相减而输出R-Y色差信号的减法器。

7、一种按照权利要求6的彩色信号解调电路，其特征在于，移相器是一种希尔伯特变换器。

8、一种按照权利要求6的彩色信号解调电路，其特征在于，所述彩色信号是由乘以与色度载波有同样频率的正弦分量的B-Y分量和乘以与色度载波有同样频率的余弦分量的R-Y分量相加而获得。

9、一种按照权利要求6的彩色信号解调电路，其特征在于，还包括使输入彩色信号延迟一预定时间而输出到所述移相器的时间延迟补偿器。

10、一种用载波信号来解调已调制的输入彩色信号的彩色信号解调方法，包括下列步骤：

产生具有正弦分量且与所述彩色信号的色同步信号相位同步的第1载波信号和具有余弦分量的第2载波信号;

延迟输入彩色信号的相位;

利用所述输入彩色信号与所述第1载波信号的乘积和由相位延迟步骤输出的已延迟的彩色信号与所述第2载波信号的乘积来解调基带B-Y色差信号;

利用所述输入彩色信号与所述第2载波信号的乘积和所述已延迟和彩色信号与所述第1载波信号的乘积，来解调基带R-Y色差信号。

11、一种彩色信号处理装置中的彩色信号解调方法，该装置包括用来产生与加载于输入彩色信号上的色同步信号同步的具有正弦分量的第1载波信号和具有余弦分量的第2载波信号的载波产生装置，所述方法，包括下列各步骤：

将输入彩色信号相移为一预定相位延迟的彩色信号;

将所述载波产生装置输出的所述第1载波信号与所述彩色信号相乘的第1乘法步骤;

将所述第2载波信号与所述彩色信号相乘的第2乘法步骤，

将所述第1载波信号与所述相移步骤中经相位延迟的所述彩色信号相乘的第3乘法步骤，

将第2载波信号与所述相移步骤中经相位延迟的所述彩色信号相乘的第4乘法步骤，

将所述第1和第4乘法步骤的输出信号相加而输出B-Y色差信号;以及

从所述第2乘法步骤的输出信号中减去所述第3乘法步骤输出的信号，而输出B-Y色差信号。

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