电视信号中标准时间频率的应用

    1　引言

    自八十年代以来,我国就开始了对电视授时领域的研究。1987年3月,国家标准局颁布了文件:《利用电视信号传送标准时间频率》(UDC 621.391.8.08 GB7402-87)[1]。根据这一规定,从1987年11月1日起将标准时间、频率和台码信息插入在电视信号逆程的第16行和第329行内。第16行内以行同步前沿为基准,依次排列为:相位基准脉冲、标准频率、秒脉冲和时刻码。第329行内依次排列为:相位基准、标准频率和台码。

     在中央电视台,标准时间和频率由一台铯原子钟产生,同时还由该钟经频率综合器输出4.433 618 75 MHz频率信号作为中电视台同步信号系统的频率基准,其秒及标准频率(包括副载波)的准确度优于1×10-12,标准时间的时刻准确度优于3μs。北京以外各地的秒和频率准确度均优于5×10^-12(通过卫星转播的电视信号,准确度另定)。这样,电视信号就成为一种方便、低价、高精度的时频资源。作者多年来一直从事这方面的研究,本文将介绍几种对电视信号的利用方法。

    2　CCTV信号中彩色副载波信号的提取和应用

    2.1　电视彩色副载波标准频率综合器的设计

    首先,将接收来的射频信号经过一个专门的电视接收电路选取中央电视台1、2或4套的全电视信号,然后经过彩色解码电路提取出彩色副载波信号。4.433 618 75 MHz的副载波信号是一个非整数频率,但它可以被5整除,输出一个886.723 75 kHz的频率;再将压控晶振输出的10 MHz信号经过一个数字频率综合器,也输出一个886.723 75 kHz的频率,这两路886.723 75 kHz频率同时送给数字鉴相器,鉴相器输出的相位误差信号经环路滤波后去控制压控晶振[2]。晶振输出的10 MHz信号经分频、滤波、功率放大,最后输出10 MHz、5 MHz、1MHz、100 kHz的正弦波信号,输出幅度在50Ω负载情况下,峰-峰值为4 V。其设计原理如图1所示。

    2.2　性能特点

    (1)在以往使用过的利用副载波的设备中,频率综合器全部采用了25 Hz偏置电路。此电路一般用平衡调幅来实现,由移相器、平衡调制器、调谐放大器、滤波器组成,电路元件要求严格,调整麻烦。本文中所介绍的数字频率综合器,完全采用小规模集成电路,按严格的逻辑关系构成,调整简单。

    (2)鉴相频率采用886.723 75 kHz,副载波信号经5分频后,很容易获得。而且,作为鉴相频率,接近1 MHz,频率适中,可以获得较好效果。

    (3)正弦波恢复电路采用无源带通滤波器,采取了温度补偿措施,十分稳定。输出电路采用推挽功率放大,负载能力强。

    (4)可作为标准信号源,用于计量和校频,校频精度可达5×10^-12。

    (5)秒级频率稳定度测试为10^-10量级(考虑到造价原因,所选用晶振的稳定度10^-8/s),频率准确度可达到国家标准局文件中北京和京外地区的标准。