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深入探讨液晶电视射频信号测量条件

液晶电视射频信号表现的性能如何?该用什么测量方法?须设定哪些测量条件﹖怎么知道要测量哪些项目?所订定的测量项目对液晶电视射频信号品质的涵盖是否足够?以上是研发及测量工程师最常被问到的问题。 

针对上述的问题,大多数的工程师要不是回答不出来就是仅有支离片断的答案,狠少有工程师能回答出有系统并具体可行之方案。由此可知上述问题的解决是急切需要,因为液晶电视射频信号品质的「Know How」尽在其中。 

 

一般操作条件下的初始测试 

 

初始测试是指在正式测量前的「function test」,目的是了解待测液晶电视是否能作动。(如果根本就没有影像或声音,还要测什么呢?)如果初始测试结果失败,应将待测物退回研发单位改善后再行重测。初始测试的目的非常直观,一般只需用手操作及目视、听力等感官检查。往往不需记录数据结果,仅以「pass」、「fail」表示。 

 

初始测试结果不允收情况如下: 

 

1.不同步 

 

2.影像或声音交越失真 

 

3.失去解析度 

 

4.灰阶变异 

 

5.影像或声音有杂讯 

 

6.顏色错误 

 

7.颜色扩散 

 

8.失去颜色(变黑白) 

 

9.声音扭曲 

 

10.初始测试项目 

 

使用者操作测试 

 

各输入端口(RF和baseband)应接信号线,在各种信号源模式下作测试。 

 

使用遥控器每个按钮都按,看是否有作用,看影像及声音是否有出来。 

 

输入信号準位测试 

 

1.使用RF和1kHz音频信号当信号源。 

 

2.变动所输入的RF信号强度,看看影像及声音是否有变化。如果待测机种有设计基频输出端口,波型及强度也要检查。 

 

3.如果待测机种有设计基频输入端口,应输入标準基频输入信号强度变动±3dB,看看影像及声音是否有变化。 

频道选择及多频道电视信号源测试 

1.使用RF和1kHz音频信号当信号源。 

2.选择所设计频道是否影像及声音都可完整表现。 

电源电压变动影响测试 

1.使电源电压变动為标準电压值±10%。(如果客户的规格不是±10%,使用客户规格。) 

 

2.检查影像同步、颜色同步、影像大小变化、黑色準位变化、谐调转移。 

 

电源消耗测试 

 

1.测试条件: 

 

◆电源电压及频率:由客户规格 

 

◆视频测试信号:三垂直条状信号(three vertical bars signal) 

 

◆音频测试信号:1kHz正弦波信号 

 

◆信号输入:RF和baseband 

 

◆声音通道调变:100% 

 

◆输入信号强度:标准输入信号强度 

 

◆Rf输入测试频道:典型频道 

 

2.设定对比和亮度达到: 

 

◆白色强度:150 cd/m2在525条系统 

 

80 cd/m2在625条系统 

 

◆黑色强度:2cd/m2 

 

◆设定所有声音通道的声音强度以1kHz单音频信号可得50mW 

 

3.以精确的功率计测量功率 

 

4.注意事项: 

 

◆如果待测电视同时有射频与基频的输入端口,以射频输入為基準。 

 

◆如果待测电视同时有多声道,各声道都要符合以上的能量强度。 

 

◆功率测量应包括a.c adaptor及变压器等。 

 

测量必要条件 

 

环境条件 

 

测量及机构的检查应在温度溼度及气压综合条件下进行,依以下限制条件: 

 

◆气温:15℃~35℃,20℃较合适 

 

◆相对溼度:25%~75% 

 

◆气压:86kPa~106kPa 

 

如果设备是设计用在汽车上,气温条件暂定5℃~45℃(最终确认值尚在考虑中)。如果製造者发现所指定的气候条件不同於以上所述,应选用IEC60068-1所指定的条件进行测量。 

 

电源供应 

 

考虑以下几种型式的电源供应: 

 

◆中央式:任何集中式的交流或直流电源 

 

◆电池式:蓄电池,主电池或类似电源例如太阳电池,燃料电池等 

 

◆交流变压器:转成较低直流电压源并符合接收器规格 

 

在测量时所使用电源型式,电压及内电阻应和接收器的电源规格一致或非常接近。使用任何替代品应在测试报告中註明。 

 

接收器如果使用一种以上的电源型式每一种均要测量。注意—在这方面,交流及直流的中央式电源应当成不同的电源型式考虑。测量接收器特性时应在额定的电压条件下进行。测试时电压的上下波动不应超过±2%。当使用中央式交流电源,频率变动和谐波成份分别不应超过±2%及5%。 

 

為了要确定电源电压变动对接收器特性的影响,可以作过电压及低电压的补充测试,以製造厂的规格為依据。 

 

稳定时间 

 

為了确定在测试开始时,接收器特性并不会随时间而有明显的变化,接收器应在标準测试条件下操作一段足以使特性稳定的时间。 

 

影像测试信号 

 

影像测试信号应是电子式產生。测量图像成份的振幅是以从空白準位到参考白色準位的百分比表示。同步信号波峰在NTSC系统是-40﹪,在PAL及SECAM系统是-43﹪。在信号波形中除了NTSC colour bar signal中的一个外其他均无基台(set-up),所以黑阶準位和空白準位(blanking level)一致。如果待测接收器的系统需要基台,黑阶準位等於空白準位加上基台準位。 

 

5.Composite test pattern signal(组合测试模型信号) 

 

一组合测试模型态信号由儘可能提供更多电视系统表现讯息的单色和彩色信号成份的组合所形成的。这一模型至少应包括以下项目: 

 

◆圆形,和等距水平和垂直线对直线度和色彩收敛度检查 

 

◆标誌来检查方向比例(aspect ratio) 

 

◆已知从5~10亮度步阶的亮度来作渐层检查 

 

◆在图形区域中央和4个角落垂直和水平定义的楔形 

 

◆不同宽度的垂直条状或一楔形和给定黑-白和白-黑转换的水平区块来检查过激(overshoot),反射和低频反应。 

 

◆参考白準位和黑準位区域来检查图形的最大和最小亮度。 

 

◆用来检查解码操作,色彩转换和亮度/色彩时间相等化的彩色区域 

 

◆模型信号的平均图形準位(average picture level APL)应近似50%。 

 

声音测试信号 

 

1.1kHz正弦波信号 

 

2.频率可变正弦波信号 

 

正弦波信号频率范围50Hz~15kHz 

 

射频电视信号 

 

射频电视信号是指1个视讯载波和2个或2个声音载波的载波集合。 

 

1.载波準位 

 

射频电视信号準位是指经调变后的视讯载波準位。 

 

视讯载波準位在负调变时应以同步脉波期间的顶峰振幅的均方根值表示,在正调变时应以白色参考信号顶峰的均方根值表示。 

 

声音载波準位是指在未调变时的均方根值。 

 

2.参考调变 

 

视讯载波调变度百分比的定义值应和待测接收器设计的电视标準一致。 

 

视讯载波参考调变度百分比在以白色参考信号来调变时应是100%,就像以下表3、表4。 

 

3.单音频道(Monophonic channel) 

 

调幅声音载波:54%在1kHz 

 

调频声音载波:54%在1kHz 

 

4.立体声频道(Stereophonic channel) 

 

左右声道均是以在相同準位下相同极性的单一正弦波来调变。 

 

副载波系统:30%在1kHz 

 

双载波调频系统:54%在1kHz 

 

NICAM系统:全范围(Full-scale)减20dB在1kHz 

 

5.外加声音频道(Additional channel) 

 

副载波系统30%在1kHz 

 

测试频道 

 

VHF 90MHz~222MHz 

 

UHF 470MHz~770MHz 

 

SHF 11.7GHz~12.2GHz 

 

除非另有规定,测试用代表频道应根据以表4的準则来选择。 

 

各频道特性并不会被频带所影响,任何一个从VHF和UHF频带所选出的频道均可被当作典型频道。 

 

标準射频输入信号準位 

 

当以一75Ω电阻来作终端,在天线终端的标準射频输入信号準位应是70dB(μV)。这个值所对应的可得功率是-39dB(mW)。 

 

标準基频带输入信号準位 

 

每个在基频带信号输入终端的影像信号输入电压值应遵照表5定义值: 

 

声音频道的声音信号的标準输入电压在1kHz声音信号输入终端应是500mV r.m.s.。 

 

射频输入信号準位 

 

接收器的射频输入信号準位是以终端电压(terminal voltage)表示。终端电压是指跨在以特定终端阻抗终止的產生器的终端的电压。 

 

假定接收器的输入阻抗是75Ω。如果使用匹配、平衡或结合网路,终端电压就是跨在这些网路的75Ω终端电阻的电压。对有指定75Ω来源阻抗输入电路的接收器,输入信号準位应以dB(μV) over 75Ω表示。 

 

在不同阻抗下直接比较功率公式: 

 

E′=E+10㏒10(R÷75) 

 

在这裡 

 

E′為跨在电阻RΩ的信号準位,以dB(μV)表示 

 

E為跨在75Ω的信号準位,以dB(μV)表示 

 

R為电阻,以Ω表示 

 

对内建天线接收器,输入信号应以场强项表示為dB(μV/m)。 

 

对需应用非常低的输入信号準位的测试,应小心考虑进入接收器的干涉信号,任何私用的方法,不影响测量结果。 

 

显像装置输出电压 

 

显像装置输出电压应测量该装置的驱动端并以对应白色準位和黑色準位差的峰对峰电压来表示,不包括同步及空白成分。显像装置标準输出电压定义為应用一包含参考白和黑準位的一reference pattern signal而在环境周遭没有亮度下,对比和亮度被调整可得到如表7的亮度值的输出电压。如果这样的亮度值无法得到,应使用composite test pattern来调出最佳影像品质,得到对比和亮度位置。在这样设定下实际的亮度值应和结果一併记录。 

 

Reference pattern signal应在pattern的中央包含一白色参考部份以及50%的APL。Three vertical bar signal满足这些要求,但如果其他的测试信号满足这些要求也可以使用。 

 

白色亮度应可用亮度计在中间小区域来测量。注意萤幕的亮度在整个萤幕是不均匀,边缘会比较暗。不要使用(100/0/75/0/)colour bar signal作亮度测量,因為白色部份并不在图形中央。此外指定测试图形的APL是必要的,因為白色亮度可能随接收器的APL而变。 

 

在基频带信号输出端的输出电压 

 

如果要调整在基频带信号输出端的输出电压应等於表8的值: 

 

标準声音输出信号準位 

 

1.单一喇叭输出功率 

 

当以一个和喇叭阻抗相当的电阻為终端在1kHz测量,一个声音频道的标準输出功率应比1kHz的额定输出功率低10dB。 

 

2.在基频带信号输出端的输出电压 

 

单一声音频道的声音信号的标準输出电压,如果可调,当以额定阻抗為终端在1kHz基频带信号输出端测量应是500mV r.m.s. 

 

谐调(Tuning) 

 

当接收器的谐调是可调整的,应调到以compoite test pattern有最好的影像品质及以1kHz声音输出有最低扭曲和噪音。当接收器是以频率综合器的方法作谐调,这方法将是常态频道谐调。注意—如果谐调方法不同於可以得到最佳影像品质的谐调方法,这结果应该註明。 

 

影像的对比和亮度 

 

对比和亮度控制应设在由製造者建议或预设的位置。如果这位置未给定,应使用composite test pattern来调出最佳影像品质,得到对比和亮度位置。在以上的条件下显像对比的设定和影像输出电压分别定义為常态(normal)比设定及常态亮度设定。 

 

影像输出控制 

 

如果有提供基频带输出端的影像输出控制,应设定在基频带信号输出端的输出电压準位。 

 

图像(品质加强)控制或开关 

 

如果有提供图像(品质加强)控制或开关,应设定在常态品质位置。 

 

彩色(饱和)和色调(hue)控制 

 

彩色(饱和)和色调(hue)控制应设定在常态位置。如果没有标明这位置,应以single colour bar signal来调到最佳图像品质位置。 

 

同步控制 

 

如果有提供同步控制应设定在全部调整范围的中央位置。 

 

自动增益控制 

 

自动增益控制应调在製造厂所设的初始位置。 

 

自动亮度控制 

 

如果有提供,应使它不作用。 

 

声音控制 

 

如果有声音信号出现,声音控制应依以下来调整: 

 

声音频道的音量控制应设定在可以得到标準声音输出信号準位。单一声音频道的声音信号的标準输出电压,如果可调,当以额定阻抗為终端在1kHz基频带信号输出端测量应是500mV r.m.s.。声音频道的音调控制,如果有提供,应设定在机器中央或在输出得到最平坦的声音频率响应。立体声的平衡控制,如果有提供,应设定在左右声道平衡输出。 

 

其他 

 

其他使用者控制,如果有提供,应设定在能得到最佳的图像及声音位置。如果内部调整像是聚焦、白平衡、纯度和收敛度有需要,这些应设定在能得到最佳的图像品质位置。 

 

标準目视条件 

 

除非另有规定,主观评定测量应遵照表10的条件,见表11~13,总合评价是以干扰评价值中的最差值订定的。 

 

注意,如果在白色準位无法达到以上规格亮度,实际亮度值应随测试结果一起记录。如果色彩饱和度因亮度设定在以上标準规格而有所改变,调整色彩控制来获得最好饱和度。测试室和萤幕亮度值应随测试结果一起记录。 

 

一般条件 

 

除非另有规定,以下一般条件都应被遵守,如在开始每个测量项之前,待测接收器在额定电源供应下应遵照3.6.3标準接收器设定的规定。声音载波和基频带声音信号不会出现除非测量方法需要。基频带输入影像信号是composite video signal或Y/C signal型式 

 

测量相关术语定义 

 

信号强度 

 信号强度被认為等於未调变射频信号有相同的波峰封包振幅的均方根值以及已调变电视信号在波峰振幅的均方根值。 

 图像调变百分比 

 图像调变百分比以线性尺度来表示在各瞬间图像信号準位:0%图像调变对应黑準位、100﹪图像调变对应白準位。注意—色彩信号调变波峰可能超过这些值。 

 声音调变百分比 

 声音调变百分比以线性尺度来表示。 

 封包数位 

 封包数位以线性尺度来表示在任何给定的瞬间视讯射频信号数位。 

 亮度 

在一给定方向的亮度是指以观察方向为准任何表面的单位投影面积亮度密度,亮度值以单位平方米烛光表示(cd/m2)。 

 

彩度 

 

色彩刺激特性定义在CIE 1931标准彩度系统座标(x,y)或CIE 1976统一彩度系统(u′,v′) 

组合(composite) 

影像信号 

组合影像信号是由亮度,彩度和完整的同步讯息所组成的信号,也可包括数字资料。 

 

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