数字式彩色电视信号合成器 本发明涉及一种数字式彩色电视信号合成器，特别涉及一种节省大量硬件的彩色电视信号合成器。
一般彩色电视的合成信号由包含影像黑白的辉度信号(Y)、依标准彩色载波频率相位调变后的色差信号(I、Q)、同步信号、参考色同步脉冲信号(color burst)所组成，其合成方框图示于图1。其中的影像信号合成方框1将辉度信号Y和依标准彩色载波频率相位调变后的色差信号I与Q按标准规定合成出影像信号，此信号经同步合成电路2加入同步信号(Sync)及参考色同步脉冲信号，再经数一模转换器3后输出彩色合成信号。
其中，把色差信号正确地调变到标准彩色载波频率是合成彩色信号最重要的课题，即影像信号合成方框的工作，尤其在数字化之后，它在整个数字合成电路中需要最多的数学运算。
彩色信号是按下列公式调变而成：Ey+Eicos(2πfcct+33°)+Eqsin(2πfcct+33°)——(1)其中t为时间，Ey为辉度信号，Ei与Eq为色差信号的大小值，而fcc为3.579545兆赫(MHz)的标准彩色载波频率；
由上式可以看出，要以数字方式调变色差信号(I、Q)，需要数字的乘法器及弦波发生器来合成。依此概念，直接合成的方式可由图2的方框示意完成，图中包括两个乘法器4与一个加法器5。然而此方式的缺点为代价太高，尤其乘法器在数字电路中是代价极高的。
另一可行方式为直接调变彩色载波的相位大小，依此概念我们可以把公式(1)中的色差部分重写为：
Acos(2πfcct+Phi+33°) ——(2)其中A为(E.i*Ei+Eq*Eq);]]>Phi为arctan(Ei/Eq)
由于影像信号为数字合成，A与Phi可以由表格查出或由前一级的直接输出得到。因此可减少所需地实现代价而仅由一个乘法器来完成。
如图3所示，仅需一个乘法器4与一个加法器5；但此方式的实现代价仍高；另一方面，由于相位的改变直接与时间有关，而数字信号皆以共同的时脉为参考，要解出较高相位须有较高的频率。因此，这种实现的方式并无法在有限、可选择的数字频率中解出很多相位信号。
本发明在影像信号合成方框中，由载波合成电路输出两组相位差为90度的方波，进入正负反相电路以决定色差信号是否反相，决定正负后的值进入加法器与辉度信号相加得到影像信号。之后经同步合成电路加入同步信号及参考色同步脉冲信号，再经数-模转换器，而输出彩色合成信号。
本发明是一种不需乘法器即可合成彩色合成信号的实现方式。主要是利用方波在频谱上的分布特性，直接以方波作为参考的载波信号。这个分布特性为一固定频率的方波在频谱上仅含一、三、五……等奇数倍频的谐波，而三倍频的彩色信号以在合成信号的指定频宽(6MHz)之外，并不会对同时传送的辉度信号造成干扰。因此本发明是一种不需乘法器即可合成彩色合成信号的实现方式，可以极低的硬件代价调变出合成信号。
下面结合附图对本发明及其实施例作出详细说明：
【附图说明】
图1为组成彩色合成信号的方框图。
图2为直接以乘法器与弦波发生电路构成的现有影像信号合成方框的示意电路。
图3为直接调变彩色载波振幅及相位的示意电路方框。
图4为本发明的方框图。
图5为本发明中影像信号合成方框的载波合成器电路组成。
图6为本发明中影像信号合成方框的正负反相电路组成。
图7为本发明中影像信号合成方框的加法电路组成。
图8为本发明第二实施例中影像信号合成方框的载波合成器电路组成。
图9为本发明第二实施例中影像信号合成方框的正负反相电路组成。
图10为本发明第二实施例中影像信号合成方框的载波合成器输出的两载波。
图11为本发明第三实施例的大体方框图。
图中的1为影像信号合成方框，2为同步合成电路，3为数一模转换器，4为乘法器，5为加法器，6为正负反相电路，7为加法电路，8为载波合成器，9为D型触发器，10为“或”门，11为×2方框，12为延迟电路，Sync为同步信号，fs为取样频率，fcc为标准彩色载波频率。
图4为本发明的大体方框图。图中输出Ei、Eq经由正负反相电路6决定是否正负反相后，输出信号为P1、P2，再与辉度信号值(Y)经由加法电路7相加，可得到影像信号，之后经同步合成电路2加入同步信号及参考色同步脉冲信号，再经数-模转换器3，输出彩色合成信号。而图中正负反相电路6的控制信号(P3、P4)，是由载波合成器8输出的。
图5为本发明中影像信号合成方框的载波合成器电路组成。载波合成器由数个D型触发器9组成。载波合成器8产生两组相位差为90度的方波，频率为fcc(其取样频率fs在本实施例中为12倍的fcc)，取代传统电路标准彩色载波所使用的弦波。而方波的0、1两个准位则用于决定输入色差信号(I或Q)是否反相。
图6为本发明中影像信号合成方框的正负反相电路组成。它由数个“或”门10控制是否反相，如以二进位的表示法来实现，正负反相相当于原数字中0变1、1变0后的值再加1。
图7为本发明中影像信号合成方框的加法电路组成，它包括两个加法器5。反相相加的动作则可由加法电路中以进位输入(P5、P6)的方式完成。
在相同的频谱概念下，方波可推广至四种准位的阶梯状波形，仍可获得相对低于传统电路代价的电路实现。故在本发明第二实施例，可使用不同的载波合成器与正负反相电路，由产生二个同样包含四种位准(±1及±2)但不同相位的载波1与载波2，而每个载波皆由两个位元(bit)来表示这四种位准。载波进入正负反相电路后，首先经两条信号线控制选择位准(位准以第二位元表示，例如以位元值0代表位准为1，位元值1代表位准为2)及决定正负反相(正负以第一位元表示，例如以位元值0代表正，位元值1代表负2)。载波即可以0与1两级电压的组合01、00、10、11表示+2、+1、-1、-2四种位准。
图8为本发明第二实施例中影像信号合成方框的载波合成器电路组成。其中“×2”的方框11则是决定是否要两倍输出：即选择±1或±2。
图9为本发明第二实施例中影像信号合成方框的正负反相电路组成。其控制端(P3、P4)之输入信号由前载波产生器产生的两载波，输出(P1、P2)则为色差信号经控制信号(P3、P4)决定正负及是否两倍后的输出。
图10为本发明第二实施例中影像信号合成方框的载波合成器输出的两载波。两波皆包含四种准位，两波相位相差90度。
图11为本发明第三实施例的大体方框图。根据本实施例，可实现两正负电路以分时共用方式共用一套电路。实行时输入的色差信号I先经一延迟电路12再进入正负反相电路6，错开与色差信号Q进入正负反相电路6的时间；色差信号Q经正负反相电路6的输出则先经一延迟电路12(P2)，再与色差信号I经同一正负反相电路的输出(P1)同时进入加法电路4。其余载波合成器8、同步合成电路2与数-模转换器3的动作，仍如图4的描述。