电视与调频发送技术课程课件

2009年5月14日2022/11/211

电视与调频

发送技术2022/11/212电视与调频发送技术

内容提要概述图像中频调制技术与变频器图像失真校正技术调频立体声广播技术固态射频功率放大器功率合成技术与多工器地面数字电视发射机简介电视发射机的类型电视发射机的组成电视发射机的特点调频发射机的类型调频发射机的组成调频发射机的特点

2022/11/213电视与调频发送技术

概述按功率等级分(根据GY/T177-2001)功率≥1kW30W≤功率＜1kW功率＜30W2022/11/214概述

电视发射机的类型按波段分VHF发射机UHF发射机按功率放大器的类型电子管电视发射机速调管电视发射机功率全固态电视发射机IOT（感应输出管）电视发射机按图像和伴音的放大方式分别放大式（双通道）电视发射机共同放大式（单通道）电视发射机2022/11/215概述

电视发射机的类型分别放大方式（双通道）电视发射机2022/11/216概述

电视发射机的组成共同放大方式（单通道）电视发射机2022/11/217概述

电视发射机的组成残留边带幅度调制（VSB-AM）2022/11/218概述

电视发射机的特点固定黑色电平2022/11/219概述

电视发射机的特点亮场暗场亮场暗场0电平(a)黑色电平固定波形（含有直流分量）(b)黑色电平不稳定波形（失去直流分量）0电平工作在超短波波段

VHFⅠ波段（48.5～84.0MHz）（1～4CH）

VHFⅢ波段（167.0～223.0MHz）（6～12CH）UHFⅣ波段（470.0～566.0MHz）（13～24CH）UHFⅤ波段（606.0～798.0MHz）（25～48CH）

800MHz以上与其他通信业务共用，现通常被规划用于GSM、CDMA等无线通信业务。工作在超短波波段的电磁波，地波衰减很大，天波又会穿入电离层很深，以致穿出电离层而不被反射，因此，只能靠空间波传播，即以直线方式传播，所以传播距离有限，大约几十公里至一百多公里。2022/11/2110概述

电视发射机的特点调制极性采采用负极性性调制发射机的效效率和输出出功率干扰的影响响自动增益控控制2022/11/1511概述电视发射机机的特点(a)视频正极性性信号(b)视频负极性性信号(c)正极性调制制已调波(d)负极性调制制已调波峰值功率和和平均功率率调制信号为为全黑电视信号（（APL=0）2022/11/1512概述述电视视发发射射机机的的特特点点同步顶电平(峰值电平)黑色电平(消隐电平)白色电平t100%75%12.5～15%伴音音信信号号的的调调制制方方式式采用用调调频频的优点点：：为获获得得相相同同的的信信噪噪比比，，调调频频信信号号的的发发射射功功率率可可比比调调幅幅信信号号小小很很多多，，就就可可达达到到同同样样的的覆覆盖盖面面积积。。实实际际上上，，国国标标规规定定伴伴音音发发射射机机的的输输出出功功率率是是图图像像发发射射机机输输出出功功率率（（同同步步顶顶功功率率））的的十十分分之之一一。。调频信号的调调频指数mf大时，信噪比比高，音质好好。调频信号的抗抗干扰能力强强。调频信号的载载波幅度恒定定，调频发射射机的效率高高。伴音与图像采采用不同的调调制方式，对对于减小两者者之间的相互互干扰很有利利。2022/11/1513概述电视发射机的的特点伴音载频、最最大频偏和调调频带宽的选选择伴音载频的选选择fV和fA之间的间距或或者差值对任任何频道都是是一个定值，，记为fd，则伴音载频fA=fV+fd2022/11/1514概述电视发发射机机的特特点制式

视频带宽（MHz）

fd(MHz)

625行/50场

5.05.56.05.56.06.5525行/60场

4.24.5我国采采用的的是PAL-D制，625行/50场，，视频带带宽为为6MHz,所以fd=6.5MHz，则fA=fV+6.5MHz。最大频频偏最大频频偏是是调频频波的的重要要参数数，当当最大大频偏偏为±25kHz时，其其信噪噪比就就已大大大优优于调调幅系系统，，所以以有些些国家家规定定伴音音发射射机最最大频频偏为为±25kHz。我国电电视标标准规规定伴伴音发发射机机的最最大频频偏为为±50kHz（调频广广播得得最大大频偏偏为±75kHz）。调频带带宽调频波波的带带宽从从理论上上说是是无限限宽，但随随着边边频数数量的的增多多幅度度很快快减小小，所所以整整个调调频波波的能能量大大部分分集中中在载载波附附近的的几个个边频频中，，其他他更高高次边边频的的能量量很小小，可以忽略，，所以调频带带宽是是指的的有效效带宽宽，即即保留留某些些有效效边频频数的的带宽宽。2022/11/1515概述电视发发射机机的特特点调频带带宽的的计算算2022/11/1516概述电视发射机机的特点调频波的带带宽计算公公式为B=2nFn为保留的有有效边频数数，F为音频的最最射频率，，即15kHz，最大频偏为为∆f=50kHz，所以调频指指数mf=∆f/F=50/15=3.3如果保留大大于1%未未调制载波波幅度值的的有效边频频数，可查查得n=7，则B=2nF=2×7×15=210kHz工程上经常常用卡逊公公式计算调调频带宽，，即B=2（mf＋1）F=2（∆f＋F）把参数带入入可得B=2（50＋15）=130kHz实际上相当当于保留大大于10%未调制载波波幅度值的的有效边频频分量。电视发射机机的射频幅幅频特性2022/11/1517概述电视发射机机的特点fVf(MHz)61.250.756.5fA80.25单声道调频频发射机和和立体声调频频发射机。根据功率放放大采用的的器件的不不同，分为为电子管发发射机和固固态发射机机。调频的广播播波段处于于VHF波段的中间间，即VHF的Ⅱ波段（87.0～108.0MHz）。调频发射机机的末级功功放工作在在丙类状态态，以提高高效率。2022/11/1518概述调频发射机机的类型典型的立体体声调频发发射机组成成由立体声编编码器、调调频激励器器、高频功功率放大器器（固态化化功率放大大器或电子子管功率放放大器）、、谐波滤波波器、定向向耦合器、、电源、控控制及冷却却系统组成成。2022/11/1519概述调频发射射机的组组成立体声编编码器采采用国标标规定的的标推导导频制式式即AM-FM制式。调调频激励励器的作作用是将将单声、、立体声声复合信信号或双双节目基基带信号号用直接接调频的的方式调调制在发发射机的的载频上上，是整整部发射射机的关关键部件件，大部部分电声声指标取取决于激激励器。。调频激激励器输输出的射射频信号号经过功功率放大大器可达达到所需需要的功功率，功功放器件件可以采采用电子子管也可可以采用用晶体管管。功率率放大器器全部采采用宽带带电路，，不需要要调谐。。线性失真真小没有串信信现象信噪比好好能进行高高保真度度广播效率高容易实现现多工广广播覆盖范围围有限“门限””效应和和寄生调调频干扰扰多径失真真2022/11/1520概述调频发射射机的特特点调频广播播的特点点是相对对于调幅幅广播而而言，是是由于调调频本身身不同于于调幅的的许多特特点决定定了调频频广播的的优缺点点。图像中频调制制技术工作原理分析析非线性失真分分析电路参数的选选择残留边带(VSB)滤波器变频器2022/11/1521电视与调频发发送技术图像中频调制制技术与变频频器2022/11/1522图像中频调制制技术与变频频器图像中频调制制技术晶体二极管双双平衡调幅器器工作原理分析析二极管环行调调幅原理电路路图u0为中频38MHz载波电压，u为调制信号电电压，E0为直流偏置电电压。在此电电路中，为了了获得良好的的调制特性，，要求选取u0(u+E0)，且设D1～D4四只二极管特特性完全一致致，工作在开开关状态，两两变压器B1、B2中心抽头对称称。2022/11/1523图像中频调调制技术与与变频器工作原理分分析当载波电压压u0为正半周时时，二极管管D1、D2导通，D3、D4截止，加在在D1的电压uD1=u0+u+E0，电流i1可表示式中，I0为载波电压压u0在二极管上上的产生电电流脉冲峰峰值，I1为直流电压压E0使二极管电电流脉冲峰峰值产生增增值，I2为调制电压压u使二极管电电流电流i1的峰值随之之变化的最最大值，变变化的规律律与u相同。D2的电压uD2=u0-u-E0，电流i2可表示为负载电流iL=i1-i2，即i2uD2-E0i2ωtI0ΔI1ΔI2ωtU0uD2=u0-uΩ-E0(b)i1i1uD1ωtE0I0ΔI1ΔI2(a)uD1=u0+uΩ+E0U02022/11/1525图像像中中频频调调制制技技术术与与变变频频器器工作作原原理理分分析析当载载波波电电压压u0为负负半半周周时时，，D3、D4二极极管管导导通通，，D1、D2截止止，，同理理可可得得负载载上上的的总总电电流流也也即即整整个个周周期期的的电电流流iL为结论论：：输输出出频频率率成成份份为为Nw0和Nw0±ΩΩ(N=1，，3，，5……)。。这说说明明利利用用环环行行调调幅幅器器使使它它工工作作在在不不平平衡衡状状态态，，就就可可以以得得到到所所需需要要的的带带有有一一定定载载波波的的调调幅幅波波，，偶偶次次谐谐波波均均被被抑抑制制，，频频谱谱比比较较干干净净。。2022/11/1526图像中频频调制技技术与变变频器残留边带带(VSB)滤波器残留边带带滤波器器理想的的幅频特特性技术要求求①通频带带：32MHz～38.75MHz②通带内最最大衰减减：AP≤1.5dB③过渡带：：500kHz④在31.5MHz和39.25MHz处衰减：：AS≥25dB⑤特性阻抗抗：502022/11/1527图像中频频调制技技术与变变频器残留边带带(VSB)滤波器声表面波波滤波器器（SAWF）的结构和和工作原原理自然谐振振频率（（或机械械谐振频频率）表面声波传播方向发送换能器接收换能器吸声材料吸声材料xxabwusRs压电基片输入电极输出电极v是声表面面波的传传播速度度，约为为3×103m/s。。叉指换能能器的几几何形状状同它的的冲击响响应h(t)对应，由由此可求求得其网网络函数数H(jωω)。叉指换能能器的几几何形状状同信号号响应之之间存在在着一种种简单的的关系。。使叉指孔孔径（重重叠）的的结构形形状包络络与sinx/x曲线的形形状相同同，即可可得到接接近矩形形形状的的振幅频频率特性性。2022/11/1529图像中频频调制技技术与变变频器变频器根据所使使用的非非线性器器件进行行分类，，可分为为有源和和无源两两大类。。无源变变频器采采用的非非线性器器件为晶晶体二极极管，有有源变频频器采用用的是晶晶体三极极管或场场效应管管。按变频频器电电路的的组成成形式式分类类，有有单管管变频频器，，平衡衡变频频器和和双平平衡变变频器器。变频器器的组组成、、分类类和要要求组成分类要求变频损损耗要要小；失真与与干扰扰要小小；选择性性要好好2022/11/1530图像中频调调制技术与与变频器变频器与双平衡调调幅器的结结构完全一一样，不同同之处仅在在于：（1）输入信号不不同：此处ul是本振信号号电压，本本振频率为为fL=fV+38MHz；uIF为中频已调调波信号。。（2）工作状态不不同：因为电路路中不加直直流偏置，，使其工作在在平衡状态态，输出频率成份为为N0（N=1，，3，5……），就可以抑制制载波。（3）输出回路所所选择的信信号频率成成分不同：这里输出出回路所选选择的是变变频后的下下边带信号号，uRF为变频后的的射频信号号。热载流子二二极管双平平衡变频器器群时延失真真校正技术术微分增益和和微分相位位失真校正正技术互调失真校校正技术2022/11/1531电视与调频频发送技术术图像失真校校正技术2022/11/1532群时延失真真校正技术术群时延失真真概念群时延的定定义群时延失真真及对图像像质量的影影响产生群时延延失真的主主要环节群时延的““群”是指指频率群，，即多频信信号，所以以，群时延延是指频率率群信号通通过网络时时的时延。。调幅波就就是一个多多频信号，，当它通过过网络时，，不仅其中中的载波会会产生相时时延，其包包络也会产产生时延，，这个时延延就是群时时延，所以以也叫包络络时延。在不同的频频率处，斜斜率不同，，即g不同，所以以，在信号号所占频带带内各频率率分量附近近的群时延延数值有偏偏差，由这这种偏差而而产生的失失真叫群时时延失真。。注意：关键是偏差差的大小，，而不时群群时延本身身数值的大大小。

滤波器和调谐电路双工器中的伴音陷波器接收机中的奈氏滤波器和声音陷波器图像失真校校正技术2022/11/1533图像失真校校正技术群时延失真真校正技术术群时延失真真校正原理理和校正方方案的选择择校正原理校正方案的的选择采用均衡的的方法，设设置一校正正电路，使使其产生与与被校正电电路相反的的群时延特特性，使总总的群时延延特性获得得均衡，即即g在通带内接接近一个常常数（在规规定的容差差范围内）），如图所所示。校正电路放放置的位置置：视频通通道？中中频通道？？射频通道道？校正电路的的选择：无无源全通型型网络和有有源全通型型网络采用有源全全通型网络络具有更多多的优点2022/11/1534图像失真校正正技术群时延失真校校正技术时延均衡器的的电路分析LCR并联形式的基基本节电路（（二阶全通网网络）其中当时时，，max为虚数，没有有最大值点，，相当于图中中Q=0.577的曲线，从=0起单调下下降。而当Q>0.577时，max为实数，时延延特性为先升升后降，出现现最大值。当当Q较大时，（即即max≈0），可得时延最大大值为公式推导见书书P832022/11/1535图像失真校正正技术群时延失真校校正技术时延均衡器的的电路分析LCR串联式基本节节电路（二阶全通网网络）中频群时延校校正电路用于中频通道道的群时延校校正电路可采采用与LCR串联式基本节节完全相同的的电路结构，，输入为中频频信号，但电电路元件与视视频通道的彩彩色均衡器有有所不同，一一般采用集总总参数的分离离元件，在电电路的设计上上要考虑分布布参数的影响响。其中，公式推导见书书P8536图像失真校校正技术群时延失真真校正技术术彩色均衡器器的电路组组成举例NEC全固态电视视发射机中中的彩色均均衡器发射机均衡衡器和接收收机均衡器器是由5节节LCR串联形式的的有源全通通网络组成成。当每一节的的Q值和0给定后，我我们可以计计算任意频频率点上的的总延时量量:各节在这一一点上时延延量的和。37图像失真校校正技术微分增益和微分分相位失真真校正技术术微分增益和和微分相位位失真概念念DG和DP微变传输系数：38图像失真校校正技术微分增益和微分分相位失真真校正技术术微分增益和和微分相位位失真概念念DG和DP失真DG失真和DP失真对彩色色图像的影影响用传输系统统中整个动动态范围内内的DG偏差相对值值和DP偏差值来表表示。一般以黑色色电平处的的微分增益益DGB或微分相位DPB作参考。DG失真使色度信号的振幅随亮度信号变化而变化，引起色饱和度失真。DP失真使色度信号的相位随亮度信号的变化而变化，引起色调失真。39图像失真校校正技术微分增益失真校校正技术视频DG失真校正电电路日本NEC全固态电视视发射机中中的视频DG失真校正电电路方框图图40图像失真校校正技术微分增益失真校校正技术中频两路合合成型DG失真校正电电路工作原理：：①如果使放放大器Ⅰ为为非线性放放大，且使使信号产生生黑扩张，，而放大器器Ⅱ为线性性放大，则则合成后的的信号将变变成黑扩张张（也叫白白压缩），，如图（a）所示。②如果使放放大器Ⅰ为为线性放大大，放大器器Ⅱ为非线线性放大，，且使信号号产生黑扩扩张，则合合成后的信信号将变成成黑压缩（（也叫白扩扩张），如如图（b）所示。41图像失真校校正技术微分增益失真校校正技术在调整DG失真时，其其输出功率率（同步顶顶功率）应应保持不变变，但实际际上由于电电路在调整整黑扩张时时，使输出出功率发生生变化，导导致输出功功率不稳定定。为了使使发射机的的输出功率率不随DG的调整而变变化，故在在DG校正之后加加有AGC（自动增益控控制）电路路。保护电路主主要是保护护射频功放放电路，特特别是电子子管功放。。当无视频信信号或视频频信号中断断时，中频频调制器输输出为等幅幅的中频载载频振荡，，由于AGC的作用，使使中频信号号增大到原原同步顶电电平一样的的等幅中频频载频振荡荡，从而使使发射机过过载。为了了防止这种种过载现象象的发生，，故在AGC放大电路的的输出端增增加保护电电路，在无无视频信号号或视频信信号中断时时，保护电电路将自动动地把AGC放大电路的的输出信号号幅度降低低约6dB。实际际DG校正正电电路路的的考考虑虑和和构构成成AGC电路路保护护电电路路42图像像失失真真校校正正技技术术微分分相相位位失失真真校校正正技技术术校正正原原理理正交交型型DP校正正电电路路（（用用于于视视频频））43图像像失失真真校校正正技技术术互调调失真真校校正正技技术术互调调分分量量和和互互调调失失真真一次次方方项项为为线线性性项项，，不不产产生生新新的的频频率率分分量量；；二次次方方项项中中包包含含直直流流、、(2V，2S，2A)、（（VS，VA，SA）；三次次方方项项中中包包含含（（3V，3S，3A）、、（2VS，2VA，2SV，2SA，2AV，2AS，VSA）,其中中有有两两个个频频率率分分量量：：互调调失失真真校校正正电电路路共同同放放大大时时电电压压动动态态范范围围的的变变化化射频频功功放放的的输输入入、、输输出出特特性性曲曲线线对图图像像画画面面造造成成固固定定的的网网纹纹干干扰扰互调失真校正原理图2022/11/1544电视视与与调调频频发发送送技技术术调频频立立体体声声广广播播技技术术AM-FM导频频制制立立体体声声调调频频广广播播立体体声声编编码码器器频率率调调制制技技术术2022/11/1545调频立体声广广播技术AM-FM导频制立体声声调频广播制式简介立体声广播是是在单声调频频广播的基基础上发展起起来的，为为了充分利用用原有单声调调频广播发送送和接收设备备，单声调频频广播和立体体声广播间应应具有兼容性性和逆兼容性性，这与彩色色和黑白电视视间的兼容性性是类似的。。解决兼容性性问题的最简简便的办法，，是不直接对对左右两路信信号进行频率率分割，而是是对左、右路路信号的“和和”(称为和信号)与“差”(称为差信号)进行频率分割割。这种兼容容性系统称为为和差系统。。在“和差”制制调频立体声声广播的研究究过程中，主主要的有三种种方式：第一种是AM-FM导频制；第二种是极极化调制制；；第三种是FM-FM制。2022/11/1546调频立体声广广播技术AM-FM导频制立体声声调频广播AM-FM导频制立体声声调频广播导频制是将和和信号(简称“M”信号，M＝L+R)作为主信号，，其频谱范围围为30Hz～15kHz，再将差信号号(简称“S”信号，S＝L-R)的频谱搬移到到和信号频谱谱的上端，使使它们不相互互重叠，差信信号频谱的搬搬移是采用38kHz信号做为副载载波，用差信信号对它进行行抑制载波双双边带调幅来来实现的。所所以导频制属属于AM-FM方式。为了在立体声声接收机中解解调出差信号号，必须在接接收机内产生生一个频率、、相位均与发发射系统相同同的38kHz的副载波。为为此，在发射射端，在和、、差信号频谱谱的间隔处，，再传输一个个19kHz的未调振荡，，在接收机内内利用倍频器器，由此引导导出38kHz副载波，故将将19kHz取名为导频信信号，所以这这种制式称为为导频制。2022/11/1547调频立立体声声广播播技术术AM-FM导频制制立体体声调调频广广播导频制制立体体声基基带信信号频频谱图图导频制制立体体声复复合信信号的的数学学表示示式ωs为副载载波角角频率率（对对应的的fs=38kHz），P为导频频信号号电压压幅度度2022/11/1548调频立立体声声广播播技术术AM-FM导频制制立体体声调调频广广播交错效效应又称蜂蜂房效效应，，是导导频制制的一一个有有趣特特性。。简单单地说说，交交错效效应是是指主主、副副信道道信号号各自自对主主载波波的频频偏可可达到到它们们的和和对主主载波波的频频偏M信号的的最大大峰值值点正正好与与Scosst信号的的零点点相对对应，，M信号的的零点点又正正好与与Sconst信号的的最大大峰值值点相相对应应，即即两者者的最最大峰峰值点点和零零点相相互交交错，，当M信号产产生最最大峰峰值点点频偏偏为67.5kHz时，Scosst信号对对应的的频偏偏为零零，而而当M信号对对应的的频偏偏为零零时，，Scosst信号产产生的的最大大峰值值频偏偏为67.5kHz。M、Scosst信号产生的的频偏此起起彼伏，于于是，它们们和的最大大频偏不会会超过67.5kHz，而刚好是是67.5kHz。上述结果果是由M、Scosst信号最大峰峰值点和零零点交错带带来的，所所以称为交交错效应。。2022/11/1549调频立体声声广播技术术AM-FM导频制立体体声调频广广播分离度构成立体声声定位信息息的是左、、右路信号号的强度差差和时间差差（相位差差）。重放放立体声节节目时，经经左、右两两路扬声器器（或耳机机）发出的的声音要能能按比例地地再现这种种强度差和和时间差，，从而以““声像”的的形式重现现原声场的的声音。若若在信号传传输过程中中，这种强强度差和时时间差发生生了变化，，则会造成成重现声场场声像位置置的混乱。。左右信号分分离度是立立体声广播播的一项重重要指标，，它是衡量量立体感的的一个尺度度，它的好好坏将直接接影响到立立体声的收收听效果。。分离度越越高，说明明左右声道道之间的串串音越小、、声象定位位也越准确确，它是表表征立体声声广播质量量好坏，立立体感是否否显著的一一项指标，，所以也叫叫立体声的的特征指标标。2022/11/1550调频立体声声广播技术术AM-FM导频制立体体声调频广广播分离度的定定义当只传送左左(或右)信号，并把把它的输出出经过理想想的解调器器解调，解解调器左(右)声道输出电电压L0(R0)与右声道出出现的串信信输出电压压RL(LR)幅度之比。。通常以分分贝(dB)数来表示，，即式中，M、S为理想解解调器的的输出量量。对发送和和接收设设备来说说，影响响分离度度的主要要因素是是：左、、右（或或主、副副）信道道的电平平差和相相位差，，以及导导频信号号与副载载波的相相位差，，这三个个因素的的影响最最大。2022/11/1551调频立体体声广播播技术AM-FM导频制立立体声调调频广播播导频制立立体声发发射系统统导频制立立体声接接收系统统2022/11/1552调频立体体声广播播技术立体声编编码器立体声编编码器也也叫立体体声调制制器，它它的作用用是把左左、右两两个传声声器输出出并放大大后的L、R信号经过过处理变变换成立立体声基基带信号号。立体声编编码器产产生基带带信号可可以有不不同的方方法。早早期采用用的是矩矩阵型编编码器，，它的分分离度指指标不高高，随着着电子工工业技术术的发展展，现在在已被陶陶汰。目目前，大大都采用用开关型型的，它它的分离离度指标标很容易易达到要要求。分离度是是立体声声的特征征指标。。分离度度太差，，立体声声将失去去立体感感。尽管管30dB以上的分分离度已已具有较较好的立立体感，，但人们们仍在不不断地从从技术上上努力改改善这一一指标，，使整个个音频频频段内都都具有更更高的水水平，以以保证声声象的稳稳定。立立体声调调制器的的技术发发展过程程主要是是围绕提提高分离离度而进进行的。。2022/11/1553调频立体声广广播技术立体声编码器器开关型立体声声调制器开关方式也可可称为时间分分割方式，如如图所示。在在发送端用开开关轮流传送送L和R信号，在接收收端也用一个个与发送端开开关同步的开开关轮流接收收L和R信号。只要两两个开关同步步好，就可以以完成传输两两路信号的任任务。如果以重复频频率为38kHz的矩形脉冲作作为开关信号号，将正向脉脉冲作为L信号的开关信信号，使L信号通过；将将反向脉冲作作为R信号的开关信信号，使R信号通过，就就可以得到脉脉冲调制的信信号，只要滤滤去其中的高高次谐波，就就可以得到复复合信号。2022/11/1554调频立体声广广播技术频率调制技术变容二极管直直接调频电路路变容管是利用用半导体PN接的结电容随随反相电压变变化的特性制制成的一种晶晶体二极管，，是一种电压压控制的可变变电抗器件。由于变容管特特性的非线性性，在单音调调制电压UΩ作用下结电容容变化曲线Cj（t）是上下不对对称的非余弦弦波。当uΩ幅度较大时，，这种非线性性会引起调频频的失真。2022/11/1555调频立体声广广播技术频率调制技术术变容二级管的的等效电路品质因数：截止频率：式中，Cj0为反相电压等等于零时的变变容管电容；；n为变容管的变变容指数，超超突变型二极极管的n值在1～5之间；VD为PN结的内建电位位差；u=UQ+uΩ=UQ+UΩcosΩt为外加反向电电压；m称为电容调制制度；CjQ为工作点Q处变容管电容容。2022/11/1556调频立体声广广播技术频率调制技术术变容二极管调调频原理回路总电容是是CS与Cj相串后，再与CP相并联而得，，即C=CP+Cj∥CS所以振荡器的的振荡频率：：三点式振荡器器的等效电路路式中，m1=CS/（CjQ+CS），m2=CjQ/（CP+CjQ∥CS），k=UΩ/（VD+UQ）调制灵敏度：：2022/11/1557调频立体声广广播技术频率调制技术术变容二二极管管的n值不是是固定定的，，随电电压u改变。。通常常采用用特性性曲线线进行行分析析。当当uΩ为正半半周时时，变变容二二极管管负极极电位位降低低，即即反向向偏压压减小小，变变容二二极管管的电电容增增大；；当uΩ为负半半周时时，变变容二二极管管负极极电位位升高高，即即反向向偏压压增大大，变变容二二极管管的电电容减减小。。由于于Cj～u曲线的的非线线性，，虽然然调制制信号号电压压为一一简谐谐波，，但电电容随随时间间而变变化的的规律律是非非简谐谐波形形。由由于f～C的关关系系也也是是非非线线性性的的，，如如果果这这两两个个非非线线性性配配合合得得好好，，就就有有可可能能互互相相补补偿偿，使f～u的关关系系为为线线性性关关系系，即可可实实现现线线性性调调频频。。实际际问问题题的的考考虑虑n值与与非非线线性性失失真真2022/11/1558调频频立立体体声声广广播播技技术术频率率调调制制技技术术串联联电电容容CS、并并联联电电容容CP对C~u特性性曲曲线线的的影影响响串联联电电容容CSC=Cj∥CS=CjCS/(Cj+CS)，总总电电容容C将减减小小，，当当改改变变CS使其其值值与与Cj相当当或或小小于于Cj时，，则则CS使C减小小得得就就多多，，并并且且随随着着的的Cj增大大，，CS使C的减减小小也也增增多多，，反反之之，，Cj很小小，，则则CS使C减小小得得就就越越少少。。因因此此，，串联联电电容容CS对C高电电容容端端影影响响大大。。并联联电电容容CPC=Cj+CP，总总电电容容C将增增加加，，同同理理，，并联联电电容容CP对C低电电容容端端影影响响大大。。2022/11/1559调频立体体声广播播技术频率调制制技术锁相稳频频电路因为调频频锁相环环路(PLL)中的压控控振荡器器(VCO)输出为调调频波，，即u0(t)=Uomcos（ω0t+mfsinΩΩt）PLL的主要作作用是稳稳定其中中的ω0，而不能能影响或或破坏VCO的调频性性能，即即对频偏偏不应产产生影响响，但实实际上PLL的稳频功功能与VCO实现调频频这两者者是互相相矛盾的的，这就就决定了了调频锁锁相环路路的特殊殊性。我我们讨论论的重点点是在实实际电路路中如何何缓解这这一矛盾盾。调频锁相相环路方方框图VCO2022/11/1560调频立体体声广播播技术频率调制制技术分频器在在调频锁锁相环路路中的作作用保证鉴相相器工作作于鉴相相特性的的线性范范围，使使锁相环环路工作作正常。。鉴相器器的鉴鉴相线线性范范围在在理想想情况况也只只有2，只有有通过过分频频，而而且分分频比比要足足够大大，才才能使使最大大相移移缩小小到极极小范范围，，以保保证鉴鉴相器器工作作在线线性范范围。。为了降降低输输入到到鉴相相器中中的两两信号号间的的频率率差，，有利利于环环路进进行正正常捕捕捉。。环路滤滤波器器是低低通滤滤波器器，一一般截截止频频率设设计得得非常常低(不超过过20Hz)。锁相相环路路在开开始跟跟踪时时，鉴鉴相器器输出出交流流差拍拍信号号电压压(误差电电压)频率较较大，，不能能通过过环路路滤波波器环环路不不能进进行跟跟踪捕捕捉。。鉴相器器目前前大多多采用用集成成型鉴鉴相器器，其其最高高工作作频率率有限限，通通过分分频器器降低低输入入到鉴鉴相器器的频频率，，有利利于采采用集集成型型鉴相相器。。2022/11/1561调频立立体声声广播播技术术频率调调制技技术环路滤滤波器器的主主要作作用抑制鉴鉴相器器输出出端载载波泄泄露和和标准准信号号的各各种谐谐波，，即滤滤除鉴鉴相器器输出出中的的射频频分量量，以以保证证输出出一个个直流流或很很低频频率的的控制制电压压，使使振荡荡器正正常工工作。阻止伴伴音调调制信信号反反馈到到变容容二极极管，，引起起逆调调制。。常用的的环路路滤波波器RC比例积积分滤滤波器器积分滤滤波器器与RC双T网络串串接有源比比例积积分滤滤波器器2022/11/1562调频立立体声声广播播技术术频率调调制技技术鉴相器器的特特性鉴相器器输出出电压压随两两个输输入信信号相相位差差变化化而变变化的的规律律。一般用用曲线线表示示，常常见的的形状状有正正弦形形、三三角形形和锯锯齿波波形等等。调频锁锁相环环路中中的鉴鉴相器器广泛泛采用用集成成型鉴鉴相器器，鉴鉴相特特性为为锯齿齿波形形。锯锯齿形形的线线性范范围最最宽，，所以以同步步带也也最宽宽。2022/11/1563调频立立体声声广播播技术术频率调调制技技术扩展捕捕捉带带的方方法捕捉带带与同同步带带捕捉带带BP：是指最最终能能使锁锁相环环路锁锁定所所允许许的最最大起起始频频率范范围。。也就就是能能使锁锁相环环路由由失锁锁状态态进入入锁定定状态态，其其压控控振荡荡（VCO）信号与标准准信号之间间的频差数数值。同步带Bn：是指锁相环环路已经锁锁定后，由由于某种原原因使压控控振荡器频频率发生变变化，由锁锁定状态变变为失锁状状态时，压压控振荡信信号与标准准信号的频频差数值。。一阶锁相环环路，BP=Bn二阶锁相环环路，BP＜Bn由于加入低低通滤波器器，使鉴相相器输出电电压衰减，，VCO的变化范围围变小，所所以捕捉带带变窄，这这样捕捉范范围缩小，，环路有可可能从失锁锁不能进入入锁定状态态。2022/11/1564调频立体声声广播技术术频率调制技技术扩展捕捉带带的方法在锁相环路路中，由于于环路滤波波器的接入入使捕捉带带变窄，从从而导致捕捕捉范围缩缩小，环路路有可能从从失锁不能能进入锁定定状态。为为了扩大环环路在失锁锁时的捕捉捉范围，保保证快速锁锁定，就需需要设法扩扩大失锁时时的捕捉范范围，即扩扩展捕捉带带。扩展捕捉带带的方法：：扫描法、、预置法、、辅助鉴频频法和变宽宽带法（最最简单）。。变宽带法工工作原理变宽带法就就是设法在在环路处于于失锁状态态时，将环环路滤波器器自动短路路掉，使环环路变成一一阶锁相环环，即BP=Bn，使环路捕捉捉范围扩大大，而当环环路一旦锁锁定时，开开关自动断断开，环路路滤波器也也自动接入入环路，使使环路重新新恢复正常常工作，不不会影响环环路性能。。2022/11/1565调频立体声声广播技术术频率调制技技术变宽带法工工作原理VCO变宽带法原原理框图固态射频功功率放大器器件的特点点工作状态和和负载特性性馈电和偏置置电路集总参数阻阻抗匹配电电路分布参数阻阻抗匹配电电路2022/11/1566电视与调频频发送技术术固态射频功功率放大技技术2022/11/1567固态态射射频频功功率率放放大大技技术术固态态射射频频功功率率放放大大器器件件的的特特点点双极极型型晶晶体体管管（（BJT））结构构特特点点特征征频频率率fT和等等fT曲线线族族由于于趋趋边边效效应应（（趋趋肤肤效效应应））的的作作用用，，发发射射极极电电流流只只集集中中于于发发射射区区与与基基区区靠靠近近的的边边缘缘处处，，而而发发射射区区中中心心几几乎乎无无电电流流通通过过，，提提高高工工作作频频率率和和增增大大输输出出功功率率二二者者是是矛矛盾盾的的。。为为了了解解决决矛矛盾盾，，射射频频大大功功率率晶晶体体管管采采用用多多发发射射极极结结构构，，尽尽量量增增大大发发射射极极的的总总周周长长LE，使LE比发发射射极极结结面面积积AE大得得多多。。将将发发射射极极做做成成条条带带状状，，增增大大发发射射极极的的总总周周长长，，这这样样在在较较小小的的结结面面积积的的情情况况下下，，发发射射极极的的总总周周长长增增加加了了，，发发射射电电流流也也相相应应增增大大，，从从而而提提高高了了输输出出功功率率，，同同时时结结面面积积小小，，管管子子的的输输入入输输出出电电容容也也小小，，提提高高了了管管子子的的射射频频特特性性。。为为了了LE/AE尽可能大，可可采用梳状、、覆盖状、枝枝状和菱形等等结构。①f＜0.5f区间，称为晶晶体管的低频频工作区。②0.5f＜f＜0.2fT区间，称为晶晶体管的中频频工作区。③f＞0.2fT区间，称为晶晶体管的射频频工作区。fT～Ic和fT～Uce的关系曲线呈扇形展开的的输出特性曲曲线等fT曲线族2022/11/1569固态射频功率率放大技术双极型晶体管管（BJT）二次击穿防止二次击穿穿的主要措施施：①尽量减少晶晶体管芯片和和晶体管内的的缺陷，减少少结表面电场场和电位分布布的不均匀性性。②采取发射集集镇流电阻，，限制晶体管管发射极电流流的增加。③采取箝位稳压压的方法。④改善晶体管管的散热条件件，有助于提提高抗二次击击穿的能力。。安全工作区（SOA）四项限制因素素：最大允许许功耗曲线PCM、最大反向击穿穿电压线BVCEO、集电极极最大大允许许电流流线ICM和二次次击穿穿临界界线PSB。一般般不另另给出出射频频工作作条件件下的的安全全工作作区，，而认认为射射频安安全工工作区区可比比直流流安全全工作作区放放宽约约3～4倍，允允许射射频工工作条条件下下的动动态工工作点点超出出直流流安全全工作作区。。2022/11/1570固态射射频功功率放放大技技术固态射射频功功率放放大器器件的的特点点功率场场效应应晶体体管VMOSFET①高输输入阻阻抗，，低驱驱动电电流。。②射频频特性性好，，开关关速度度快。。③负电电流温温度系系数，，热稳稳定性性优良良。④安全全工作作区大大。LDMOSFET（（横扩散散金属属氧化化物硅硅场效效应管管）①可以以在高高驻波波比（（10：1）情情况下下工作作。②增益益高（（典型型值13dB））。③饱和线线平滑滑，有有利于于模拟拟和数数字电电视射射频信信号的的放大大。④可以以承受受大的的过驱驱动功功率，，特别别适用用于地地面数数字电电视中中的COFDM调制的的多载载波任任务。。⑤偏置置电路路简单单，无无需复复杂的的带正正温度度补偿偿的有有源低低阻抗抗偏置置电路路。2022/11/1571固态射射频功功率放放大技技术工作状状态和和负载载特性性A（甲）类类状态态的工工作点点和负负载线线最佳负负载电电阻最大输输出功功率最佳线线性输输出功功率2022/11/1572固态射射频功功率放放大技技术馈电和和偏置置电路路馈电电电路电路组组成的的基本原原则：：①使射频频电路路和直直流电电路互互不影影响。。②直流电电路能能够将将直流流电源源连接接到电电极上上。③射频电电路能能将输输入信信号传传送到到基极极，再再将集集电极极输出出信号号传送送到负负载或或下级级功放放电路路上。。④射频电路路对高次次谐波应应呈短路路状态。。基极偏置置电路温度补偿偿基极偏偏置电路路要满足这这些要求求通常应应使用射射频旁路路电容、、隔直流流电容以以及射频频扼流圈圈等元件件，并要要求这些些元件的的射频阻阻抗对射射频匹配配网络的的作用要要小到可可以忽略略不计，，还要注注意避免免产生寄寄生震荡荡。2022/11/1573固态射频频功率放放大技术术集总参数数阻抗匹匹配网络络串并联阻阻抗等效效变换型匹配电电路从匹配角角度看应应使,于是得得从调谐角角度看应应使,于是得得因为，，所以以注意：在在此电路路中只有有当R1＞R2时，Q为实数，，才能实实现匹配配。2022/11/1574固态射频频功率放放大技术术型匹配电电路T型匹配电电路2022/11/1575固态射频频功率放放大技术术分布参数数阻抗匹匹配电路路传输线变变压器阻阻抗匹配配网络1:1传输线变变压器1:4和和4:1传输线线变压器器平衡-不平衡转转换器2022/11/1576固态射频频功率放放大技术术分布参数数阻抗匹匹配电路路实际问题题的考虑虑消除输入入电感Lin的影响消除输出出电容C0的影响①把Lin当作匹配配电感元元件的一一部分或或一个单单独的电电抗元件件。如在在晶体管管输入端端并一个个电容与与Lin组成一节节型匹配电电路，如如图（b）所示。②在晶体管管输入与匹匹配电路之之间串接一一个小电容容，在工作作频率上产产生串联谐谐振，将Lin的影响消除除，如图（（c）所示。①把C0当作匹配电电路容抗元元件的一部部分，如图图（b）所示，这个个方法仅限限于电容输输入型匹配配电路，而而对于其它它型匹配电电路就难于于实现。②在集电极极不采用扼扼流圈而用用小电感，，以便与输输出电容在在工作频率率上产生并并联谐振，，将C0抵销掉，如如图（c）所示。③在晶体管管输出端与与匹配电路路之间外加加一串联电电感与输出出电容C0组成一节倒倒型L匹配电路再再与后面的的匹配电路路相接，如如图（d）所示。2022/11/1577固态射频功功率放大技技术分布参数阻阻抗匹配电电路微带传输线线匹配电路路微带线的结结构及主要要参数微带传输线线，简称微微带线，是是用于传输输微波波段段信号的一一种传输线线，又称为为微波印制制电路。它它是在低损损耗的介质质上覆盖一一窄导体，，介质的另另一面覆盖盖金属作为为接地导体体，其结构构如图示。。介质基片片一般用陶陶瓷片，聚聚苯乙烯或或聚四氟乙乙烯玻璃纤纤维等做成成。微带线的主主要参数：①特性阻抗抗ZC特性阻抗ZC和有效介电电常数e与微带板的的厚度H、宽度W和填充介质质r有关。当微微带线较窄窄时，即W/H愈小，ZC愈高，越越小；而而当微带线线较宽时，，即W/H愈大，ZC愈小，越越大。②带内波长长g③损耗介质损耗、、导体损耗耗、辐射损损耗④品质因数数QQ值比波导或或理想传输输线的Q值要低得多多⑤功率容量量受到填充介介质的电击击穿强度、、耐热能力力以及微带带导体因电电流密度过过大发热烧烧融等因素素的限制注意：2022/11/1578固态射频频功率放放大技术术分布参数数阻抗匹匹配电路路利用微带带线构成成电感和和电容元元件利用小于于g/8微带线实实现一小段高高特性阻阻抗的微微带线可可等效为为一串联电感感，即可以以认为这这一小段段微带线线相当于于电感元元件，以以串联的的形式接接入电路路。一般般要求l<g/8，ZC≥80一小段低低特性阻阻抗的微微带线可可等效为为一并联电容容，即可以以认为这这一小段段微带线线相当于于电容元元件，以以并联的的形式接接入电路路。一般般要求l<g/8，ZC≈10利用小于于g/4微带线实实现并联电感感：XL=ZCtgl，式中，l为小于g/4终端短路路线并联电容容：XC=ZCctgl，式中，l为小于g/4终端开路路线功率合成成技术概概述传输线变变压器功功率合成成与分配配定向耦合合器功率率合成与与分配其他形式的功功率合成成网络电视双工工器与多多工器2022/11/1579电视与调频发发送技术功率合成技术术与多工器2022/11/1580功率合成技术术与多工器功率合成技术术概述功率合成与分分配功率合成是指指利用两个以以上的晶体管管放大器，同同时对输入的的射频信号进进行放大，然然后利用合成成网络将各个个放大器输出出功率相加，，得到总的输输出功率。功率分配则是是将某一射频频信号均匀地地、互不影响响地分配给几几个晶体管功功率放大器。。功率合成与分分配网络的结结构形式是相相同的，或者者说这两种网网络是可逆网网络，并且是是无源的。通通常把它们通通称为混合网网络。2022/11/1581功率合成技术术与多工器功率合成技术术概述对混合网络的的主要技术要要求：①阻抗匹配。。标准化的晶晶体管射频功功率放大器，，输入端和输输出端的额定定阻抗为50，所以要求用用于功放级合合成的混合网网络各端阻抗抗均为50，对匹配指标标要求较高。。②宽带性能好好，传输特性性和各端阻抗抗匹配应能覆覆盖一个波段段。③隔离性能好好，当合成各各路之一损坏坏时，对于其其它各路功放放的工作状态态影响要小。。④插入损耗足足够低。⑤合成成网络络对阻阻抗失失配不不太敏敏感。。⑥体积积小、、安装装方便便。2022/11/1582功率合合成技技术与与多工工器传输线线变压压器功功率合合成与与分配配功率合合成网网络同相合合成网网络为了使使电路路处于于匹配配状态态工作作，选选取RA=RB=R=ZC，RC=R/2，RD=2R。反相合合成网网络①当PA=PB时，PC=2PA，PD=0。显然，，两信信号源源的注注入功功率完完全送送至RC上，RD上的功功率为为零；；②当PA=2PB时，则则③当PB=0（即一信信号源源发生生故障障），，只有有PA时，则则④当两两信号号源相相位相相差时改变uSB或uSA的极性性2022/11/1583功率合合成技技术与与多工工器传输线线变压压器功功率合合成与与分配配功率分分配网网络同相分分配网网络反相相分分配配网网络络若设设RA=nR，RB=R，RD=2R当n=1时，，RA=RB=R，，这时时可可将将信信号号源源功功率率等等分分配配给给RA和RB。。2022/11/1584功率率合合成成技技术术与与多多工工器器定向向耦耦合合器器功功率率合合成成与与分分配配带状状线线定定向向耦耦合合器器功功率率合合成成与与分分配配工作作原原理理分分析析3dB定向向耦耦合合器器功功率率合合成成电电路路3dB定向向耦耦合合器器的的电路路符号号带状状线线定定向向耦耦合合器器结结构构示示意意图图2022/11/1585功率合成成技术与与多工器器定向耦合合器功率率合成与与分配带状线定定向耦合合器功率率合成与与分配3dB定向耦合合器的构构成形式式①双芯微微带耦合合器截面见图图（a），为了缩缩小尺寸寸，一般般将微带带线做成成蛇形状状，见图图（b）。②半集中中参数半半分布参参数定向向耦合器器—图（c）③双芯耦耦合电缆缆—图（d）这种双芯芯软电缆缆常用于于3dB定向耦合合器，各各端到地地的阻抗抗均为50，很实用用，制造造成