液晶電視射頻訊號表現的性能如何?該用什麼量測方法?須設定哪些量測條件﹖怎麼知道要量測哪些項目?所訂定的量測項目對液晶電視射頻訊號品質的涵蓋是否足夠?以上是研發及量測工程師最常被問到的問題。
針對上述的問題,大多數的工程師要不是回答不出來就是僅有支離片斷的答案,很少有工程師能回答出有系統並具體可行之方案。由此可知上述問題的解決是急切需要,因為液晶電視射頻訊號品質的「Know How」盡在其中。
初始測試是指在正式量測前的「function test」,目的是了解待測液晶電視是否能作動。(如果根本就沒有影像或聲音,還要測什麼呢?)如果初始測試結果失敗,應將待測物退回研發單位改善後再行重測。初始測試的目的非常直觀,一般只需用手操作及目視、聽力等感官檢查。往往不需記錄數據結果,僅以「pass」、「fail」表示。
1.不同步
2.影像或聲音交越失真
3.失去解析度
4.灰階變異
5.影像或聲音有雜訊
6.顏色錯誤
7.顏色擴散
8.失去顏色(變黑白)
9.聲音扭曲
10.初始測試項目
各輸入端口(RF和baseband)應接訊號線,在各種訊號源模式下作測試。
使用遙控器每個按鈕都按,看是否有作用,看影像及聲音是否有出來。
輸入訊號準位測試
1.使用RF和1kHz音頻訊號當訊號源。
2.變動所輸入的RF訊號強度,看看影像及聲音是否有變化。如果待測機種有設計基頻輸出端口,波型及強度也要檢查。
3.如果待測機種有設計基頻輸入端口,應輸入標準基頻輸入訊號強度變動±3dB,看看影像及聲音是否有變化。
頻道選擇及多頻道電視訊號源測試
1.使用RF和1kHz音頻訊號當訊號源。
2.選擇所設計頻道是否影像及聲音都可完整表現。
1.使電源電壓變動為標準電壓值±10%。(如果客戶的規格不是±10%,使用客戶規格。)
2.檢查影像同步、顏色同步、影像大小變化、黑色準位變化、諧調轉移。
1.測試條件:
◆電源電壓及頻率:由客戶規格
◆視頻測試訊號:三垂直條狀訊號(three vertical bars signal)
◆音頻測試訊號:1kHz正弦波訊號
◆訊號輸入:RF和baseband
◆聲音通道調變:100%
◆輸入訊號強度:標準輸入訊號強度
◆Rf輸入測試頻道:典型頻道
2.設定對比和亮度達到:
◆白色強度:150 cd/m2在525條系統
80 cd/m2在625條系統
◆黑色強度:2cd/m2
◆設定所有聲音通道的聲音強度以1kHz單音頻訊號可得50mW
3.以精確的功率計量測功率
4.注意事項:
◆如果待測電視同時有射頻與基頻的輸入端口,以射頻輸入為基準。
◆如果待測電視同時有多聲道,各聲道都要符合以上的能量強度。
◆功率量測應包括a.c adaptor及變壓器等。
量測及機構的檢查應在溫度溼度及氣壓綜合條件下進行,依以下限制條件:
◆氣溫:15℃~35℃,20℃較合適
◆相對溼度:25%~75%
◆氣壓:86kPa~106kPa
如果設備是設計用在汽車上,氣溫條件暫定5℃~45℃(最終確認值尚在考慮中)。如果製造者發現所指定的氣候條件不同於以上所述,應選用IEC60068-1所指定的條件進行量測。
考慮以下幾種型式的電源供應:
◆中央式:任何集中式的交流或直流電源
◆電池式:蓄電池,主電池或類似電源例如太陽電池,燃料電池等
◆交流變壓器:轉成較低直流電壓源並符合接收器規格
在量測時所使用電源型式,電壓及內電阻應和接收器的電源規格一致或非常接近。使用任何替代品應在測試報告中註明。
接收器如果使用一種以上的電源型式每一種均要量測。注意—在這方面,交流及直流的中央式電源應當成不同的電源型式考慮。量測接收器特性時應在額定的電壓條件下進行。測試時電壓的上下波動不應超過±2%。當使用中央式交流電源,頻率變動和諧波成份分別不應超過±2%及5%。
為了要確定電源電壓變動對接收器特性的影響,可以作過電壓及低電壓的補充測試,以製造廠的規格為依據。
為了確定在測試開始時,接收器特性並不會隨時間而有明顯的變化,接收器應在標準測試條件下操作一段足以使特性穩定的時間。
影像測試訊號應是電子式產生。量測圖像成份的振幅是以從空白準位到參考白色準位的百分比表示。同步信號波峰在NTSC系統是-40﹪,在PAL及 SECAM系統是-43﹪。在訊號波形中除了NTSC colour bar signal中的一個外其他均無基台(set-up),所以黑階準位和空白準位(blanking level)一致。如果待測接收器的系統需要基台,黑階準位等於空白準位加上基台準位。
5.Composite test pattern signal(組合測試模型訊號)
一組合測試模型態訊號由儘可能提供更多電視系統表現訊息的單色和彩色訊號成份的組合所形成的。這一模型至少應包括以下項目:
◆圓形,和等距水平和垂直線對直線度和色彩收斂度檢查
◆標誌來檢查方向比例(aspect ratio)
◆已知從5~10亮度步階的亮度來作漸層檢查
◆在圖形區域中央和4個角落垂直和水平定義的楔形
◆不同寬度的垂直條狀或一楔形和給定黑-白和白-黑轉換的水平區塊來檢查過激(overshoot),反射和低頻反應。
◆參考白準位和黑準位區域來檢查圖形的最大和最小亮度。
◆用來檢查解碼操作,色彩轉換和亮度/色彩時間相等化的彩色區域
◆模型訊號的平均圖形準位(average picture level APL)應近似50%。
1.1kHz正弦波訊號
2.頻率可變正弦波訊號
正弦波訊號頻率範圍50Hz~15kHz
射頻電視訊號是指1個視訊載波和2個或2個聲音載波的載波集合。
1.載波準位
射頻電視訊號準位是指經調變後的視訊載波準位。
視訊載波準位在負調變時應以同步脈波期間的頂峰振幅的均方根值表示,在正調變時應以白色參考訊號頂峰的均方根值表示。
聲音載波準位是指在未調變時的均方根值。
2.參考調變
視訊載波調變度百分比的定義值應和待測接收器設計的電視標準一致。
視訊載波參考調變度百分比在以白色參考訊號來調變時應是100%,就像以下表3、表4。
3.單音頻道(Monophonic channel)
調幅聲音載波:54%在1kHz
調頻聲音載波:54%在1kHz
4.立體聲頻道(Stereophonic channel)
左右聲道均是以在相同準位下相同極性的單一正弦波來調變。
副載波系統:30%在1kHz
雙載波調頻系統:54%在1kHz
NICAM系統:全範圍(Full-scale)減20dB在1kHz
5.外加聲音頻道(Additional channel)
副載波系統30%在1kHz
VHF 90MHz~222MHz
UHF 470MHz~770MHz
SHF 11.7GHz~12.2GHz
除非另有規定,測試用代表頻道應根據以表4的準則來選擇。
各頻道特性並不會被頻帶所影響,任何一個從VHF和UHF頻帶所選出的頻道均可被當作典型頻道。
當以一75Ω電阻來作終端,在天線終端的標準射頻輸入訊號準位應是70dB(μV)。這個值所對應的可得功率是-39dB(mW) 。
每個在基頻帶訊號輸入終端的影像訊號輸入電壓值應遵照表5定義值:
聲音頻道的聲音訊號的標準輸入電壓在1kHz聲音訊號輸入終端應是500mV r.m.s.。
接收器的射頻輸入訊號準位是以終端電壓(terminal voltage)表示。終端電壓是指跨在以特定終端阻抗終止的產生器的終端的電壓。
假定接收器的輸入阻抗是75Ω。如果使用匹配、平衡或結合網路,終端電壓就是跨在這些網路的75Ω終端電阻的電壓。對有指定75Ω來源阻抗輸入電路的接收器,輸入訊號準位應以dB(μV) over 75Ω表示。
在不同阻抗下直接比較功率公式:
E′=E+10㏒10(R÷75)
在這裡
E′為跨在電阻RΩ的訊號準位,以dB(μV)表示
E 為跨在75Ω的訊號準位,以dB(μV)表示
R 為電阻,以Ω表示
對內建天線接收器,輸入訊號應以場強項表示為dB(μV/m)。
對需應用非常低的輸入訊號準位的測試,應小心考慮進入接收器的干涉訊號,任何私用的方法,不影響量測結果。
顯像裝置輸出電壓應量測該裝置的驅動端並以對應白色準位和黑色準位差的峰對峰電壓來表示,不包括同步及空白成分。顯像裝置標準輸出電壓定義為應用一包含參考白和黑準位的一reference pattern signal而在環境周遭沒有亮度下,對比和亮度被調整可得到如表7的亮度值的輸出電壓。如果這樣的亮度值無法得到,應使用composite test pattern來調出最佳影像品質,得到對比和亮度位置。在這樣設定下實際的亮度值應和結果一併記錄。
Reference pattern signal應在pattern的中央包含一白色參考部份以及50%的APL。Three vertical bar signal滿足這些要求,但如果其他的測試訊號滿足這些要求也可以使用。
白色亮度應可用亮度計在中間小區域來量測。注意螢幕的亮度在整個螢幕是不均勻,邊緣會比較暗。不要使用(100/0/75/0/)colour bar signal作亮度量測,因為白色部份並不在圖形中央。此外指定測試圖形的APL是必要的,因為白色亮度可能隨接收器的APL而變。
在基頻帶訊號輸出端的輸出電壓
如果要調整在基頻帶訊號輸出端的輸出電壓應等於表8的值:
1.單一喇叭輸出功率
當以一個和喇叭阻抗相當的電阻為終端在1kHz量測,一個聲音頻道的標準輸出功率應比1kHz的額定輸出功率低10dB。
2.在基頻帶訊號輸出端的輸出電壓
單一聲音頻道的聲音訊號的標準輸出電壓,如果可調,當以額定阻抗為終端在1kHz基頻帶訊號輸出端量測應是500mV r.m.s.
當接收器的諧調是可調整的,應調到以compoite test pattern有最好的影像品質及以1kHz聲音輸出有最低扭曲和噪音。當接收器是以頻率綜合器的方法作諧調,這方法將是常態頻道諧調。注意—如果諧調方法不同於可以得到最佳影像品質的諧調方法,這結果應該註明。
對比和亮度控制應設在由製造者建議或預設的位置。如果這位置未給定,應使用composite test pattern來調出最佳影像品質,得到對比和亮度位置。在以上的條件下顯像對比的設定和影像輸出電壓分別定義為常態(normal)比設定及常態亮度設定。
如果有提供基頻帶輸出端的影像輸出控制,應設定在基頻帶訊號輸出端的輸出電壓準位。
圖像(品質加強)控制或開關
如果有提供圖像(品質加強)控制或開關,應設定在常態品質位置。
彩色(飽和)和色調(hue)控制應設定在常態位置。如果沒有標明這位置,應以single colour bar signal來調到最佳圖像品質位置。
如果有提供同步控制應設定在全部調整範圍的中央位置。
自動增益控制應調在製造廠所設的初始位置。
如果有提供,應使它不作用。
如果有聲音訊號出現,聲音控制應依以下來調整:
聲音頻道的音量控制應設定在可以得到標準聲音輸出訊號準位。單一聲音頻道的聲音訊號的標準輸出電壓,如果可調,當以額定阻抗為終端在1kHz基頻帶訊號輸出端量測應是500mV r.m.s.。聲音頻道的音調控制,如果有提供,應設定在機器中央或在輸出得到最平坦的聲音頻率響應。立體聲的平衡控制,如果有提供,應設定在左右聲道平衡輸出。
其他使用者控制,如果有提供,應設定在能得到最佳的圖像及聲音位置。如果內部調整像是聚焦、白平衡、純度和收斂度有需要,這些應設定在能得到最佳的圖像品質位置。
除非另有規定,主觀評定量測應遵照表10的條件,見表11~13,總合評價是以干擾評價值中的最差值訂定的。
注意,如果在白色準位無法達到以上規格亮度,實際亮度值應隨測試結果一起記錄。如果色彩飽和度因亮度設定在以上標準規格而有所改變,調整色彩控制來獲得最好飽和度。測試室和螢幕亮度值應隨測試結果一起記錄。
除非另有規定,以下一般條件都應被遵守,如在開始每個量測項之前,待測接收器在額定電源供應下應遵照3.6.3標準接收器設定的規定。聲音載波和基頻帶聲音訊號不會出現除非量測方法需要。基頻帶輸入影像訊號是composite video signal 或Y/C signal型式
訊號強度被認為等於未調變射頻訊號有相同的波峰封包振幅的均方根值以及已調變電視訊號在波峰振幅的均方根值。
圖像調變百分比以線性尺度來表示在各瞬間圖像訊號準位:0%圖像調變對應黑準位、100﹪圖像調變對應白準位。注意—色彩訊號調變波峰可能超過這些值。
聲音調變百分比以線性尺度來表示。
封包準位以線性尺度來表示在任何給定的瞬間視訊射頻訊號準位。
在一給定方向的亮度是指以觀察方向為準任何表面的單位投影面積亮度密度,亮度值以單位平方米燭光表示(cd/m2)。
色彩刺激特性定義在CIE 1931標準彩度系統座標(x,y)或CIE 1976統一彩度系統(u′,v′)
組合(composite)
組合影像訊號是由亮度,彩度和完整的同步訊息所組成的訊號,也可包括數位資料。
以上是液晶電視射頻電子訊號方面所需量測的項目,至於各項目詳細內容留待下回有機會再行介紹。