彩色电视机原理第六章 高频调谐器(高频头)

第六章

高频调谐器(高频头)

6.1高频调谐器的功用及性能要求6.2高频调谐器的功能电路分析6.3TDQ—3型调谐器电路分析

6.4频道预置器

6.1高频调谐器的功用及性能要求

6.1.1高频调谐器的原理及功用

高频调谐器又叫频道选择器,俗称高频头。选频原理：同时改变输入回路、高放、本振回路的调谐参数。

高频调器作用:

(1)选频：从接收天线中感应的许多电信号中,通过输入回路和高放级回路选择出需要的电视频道节目。(2)放大：将选择出的高频电视信号(包括图像和伴音高频信号),经高频放大器放大,提高灵敏度,并满足混频器所需要的幅度。(3)变频：通过混频器将图像高频信号(fP)和伴音高频信号(fS)变换成各自固定的图像中频(fPI)和第一伴音中频(fSI)信号,然后送到中频放大器。高频调谐器的分类:1、机械调谐通过改变电感进行频道选择。开关每转动一档,就可切换一个频道,不需另加选台装置。电性能稳定,维修调整均方便。主要缺点是体积大、机械结构复杂,并且机械触点多,用久易发生接触不良。2、电调谐通过改变回路中的电容进行频道选择，采用变容二极管代替可变电容。无机械触点、寿命长。在波段范围内频率连续可调,但频率位置不能固定,在更换台时需临时调整，或者多路频道预选器。

6.1.2对高频头的主要性能要求

1.噪声系数小、功率增益高、放大器工作稳定 电视机整机输出信噪比的好坏,主要取决于调谐器高放级噪声系数的大小。多级放大器总的噪声系数可以表示为

一般要求高频头的功率增益≥20dB,噪声系数低于8dB。

2.具有足够的通频带宽度和良好选择性

高频调谐器应该具有从接收天线感应得到的各种电磁信号中选取所需要的频道信号、抑制邻频道干扰、镜像干扰和中频干扰的能力。

一般要求高频调谐器镜频抑制比(IMR)大于40dB,中频抑制比(IFR)应大于50dB。

高频调谐器的频率响应曲线由输入回路、高放、混频级及其耦合回路的频率响应所决定。希望通带不要太宽，增益变化平稳

3.与天线、馈线有良好的匹配关系

为了完全吸收天线的发射功率，要求高频头输入阻抗与馈线的输出阻抗匹配，高频头的输出阻抗与天线分支器输入阻抗匹配。调谐器输入、输出阻抗均设计为75Ω。采用特性阻抗为75Ω的同轴电缆线直接相连就可以匹配。

同轴电缆半波折合振子引向天线扁馈线300Ω天线匹配器X型全频道天线当采用特性阻抗为300Ω的半波折合振子引向天线或X型全频道天线时,除采用特性阻抗为300Ω扁平双导线作馈线外,还在馈线和调谐器之间接入天线匹配器。4.高放级应设有自动增益控制电路 一般要求自动增益控制范围应达到20dB以上,以保证当天线输入电平,在一定范围内变化时,视放输出电压基本保持幅度稳定。

5.本机振荡的频率稳定度要高,且对外辐射小 通常要求VHF段本振漂移小于±300kHz,UHF段本振漂移小于±500kHz。6.2高频调谐器的功能电路分析

6.2.1机械调谐与电子调谐原理

一、机械调谐开关式高频头,每个频道的输入线圈、高放负载线圈和本机振荡线圈都是独立的,因此在频道切换时互相不干扰。在每个被切换线圈内部都有一个可调节的铜芯,可以通过齿轮机构分别微调,一次调准后,就不再需要重新调节。缺点是由于触点多而产生机械故障。转盘式高频头,

它们的线圈在1~5频道和6~12频道中,有些是共用的,用一个可变电感进行微调。因为线圈与线圈之间互相牵制,所以调试比较麻烦,在更换频道时都需要重新进行微调。但触点少,结构紧凑、机械故障可能性小。

二、电子调谐原理

1.变容二极管及电子调谐基本原理

变容二极管实质上就是一个结电容Cj随外加反向偏压变化范围比较大的PN结晶体二极管。

结电容可表示为偏压UR为零时的结电容PN结上的直流偏压PN结上的扩散电位PN结杂质浓度有关的常数变容二极管工作在反向偏压状态，否则结电阻很低，谐振不能工作。电容变比高频无载品质因数反向偏压UR越高,则Cj越小,Q值越高。反之则Q值就低。调节变容二极管外加负偏压就可以改变其电容，以及调谐回路频率来改变频道。RS为体电阻，半导体材料决定,小于2电子调谐原理电路调节电位器R来改变变容管外加负偏压，从而改变电容，改变调谐回路频率来选台。

2.波段覆盖和电子开关已知变容管2CB14的CM=18pF、CN=3pF谐振回路的频率为变容管2CB14使谐振回路频率最大变比电视VHF频段:第1频道f0为52.5MHz,第12频道f0为219MHz,其比值为4.17所以2CB14变容管不能满足覆盖VHF全波段的要求。需将VHF范围内的12个频道划分为两个波段,1~5频道为低频段,6~12频道为高频段。采用电子开关切换电感线圈。低频段(1~5频道)频率变比为变容管电容覆盖系数NC1=N21=2.82高频段(6~12频道)频率变比为则变容管电容覆盖系数NC2=N22=1.64。这样,2CB14就都能满足频率覆盖的设计要求。

S接通-4V,电子开关VD1、VD2截止,相当开路,这时初级回路电为L1+L2,次级回路电感为L3+L4,回路工作在1~5频道。当S接通+12V,VD1及VD2导通,L2及L4被短路,则初级回路电感为L1、次级回路电感为L3,这时回路工作在6~12频道

6.2.2输入回路作用:

频道选择(选台)阻抗匹配；抑制中频干扰和邻频道信号干扰；对于天线的强输入信号给予一定的衰减。选频电路：选频及阻抗匹配中频抑制电路：消除中频干扰信号天线匹配器：馈线与调谐器之间的阻抗匹配图6-6高频头常用的选频电路一、选频电路选频电路通常都是由电感和电容组成的单调谐的谐振回路。1.实现阻抗匹配通过电感抽头和电容分压方式与馈线及高放级连接。馈线输入高放级选频电路输入电阻等效负载电阻选频电路本身损耗要实现输入端和输出端的阻抗匹配，必须满足结论：只要选择适当的L1L2C1C2的比值就可达到满意的阻抗匹配，获得最大功率输出。R0=ω0LQ0

2.选频电路的谐振频率和选择性

选频电路的谐振频率:有载品质因数QL（电路的选择性）f0为频道中心频率、B为频道的通带,一般取B=8MHz。L=L1+L2频道越高，有载品质因数越高。

二、中频抑制电路

作用：提高高频头对中频干扰信号的抑制能力

（a）并接在输入端的LC串联谐振电路，对中频干扰产生谐振，短路中频干扰。（b）串接在输入端的LC并联谐振电路，对中频干扰产生并联谐振，呈最大阻抗，阻塞干扰。（c）T型高通滤波器C1C2L1和串联谐振回路C3L2和C4L3组成吸收电路。双串联谐振电路将中频短路，对高频信号高阻，T型高通滤波器对高频信号衰减很小，对中频和以下衰减很大。（d）由L2C2L4构成高通滤波器，L1C1和L3C3构成并联谐振电路，组成吸收电路，抑制中频和以下信号。

三、宽频带平衡—不平衡天线匹配器当采用特性阻抗为300Ω半波折合振子引向天线等室外天线时,需要在馈线与调谐器之前加天线匹配器。方法：将300对称输入变换为75Ω不对称输出,然后再用75同轴电缆接入选频电路；特点：它由两个传输线变压器组成,其结构简单、便宜、重量轻且具有很宽的传输频带,很适合于高频电路。

图6-9天线匹配器原理：用双股导线并绕在具有高导磁率双孔磁芯上,每个小孔内各绕一组,构成两组1∶1的传输线变压器。6.2.3高频放大器

6.2.3高频放大器

作用：放大高频电视信号,提高信噪比。

要求：

(1)整机的噪声系数主要由高放级决定,要求高放级的噪声系数<5dB。要求采用噪声系数小于3dB的晶体管。

(2)有较高而稳定的功率增益,且要求对不同频道的增益比较均匀。高放级增益约20dB以上,频道之间的增益差应小于10dB。

(3)具有良好的选择性和足够宽的通频带。要求幅频特性-3dB带宽大于8MHz,-6dB带宽小于18MHz。

(4)具有自动增益控制作用,高放级的增益可控范围应大于20dB。

图6-10机械式调谐电路原理原理互感耦合双调谐电路（理想的双峰频应曲线）V1为共发射极放大器,基极受控于AGC,AGC信号通过R1至基极控制高放增益,并提供给基极偏压。集电极电压由EC通过R4、L1供给,R4为直流通路隔离电阻。R3用来决定AGC起控电压值,R2是直流负反馈,用以稳定V1的工作点,C5为交流旁路电容。

C1C2L1及C3C4L2组成双调谐回路V1与V2阻抗匹配的连接。C6为中和电容。当C1/C2=Ccb/C6时，C6的反馈电压与Ccb的反馈电压大小相等，相位相反，互相抵消高放管混频管

C1L1及变容二极管VDT1初级调谐电路,C2L2及变容管VDT2为次级调谐电路AGC通过V集电极、L1向VDT1提供反向偏压，控制谐振频率。

VD和R1R2为VDT1

、VDT2直流偏置电路。

C3为中和电容,L3提供C3的反馈信号,改变L3的绕向和耦合松紧来调节反馈中和电压的相位和幅度,达到良好的中和效果。

电子调谐式高频放大器通过改变初次级调谐回路电容(即图中变容二极管VDT1和VDT2)进行频道选择。高放管互感耦合双调谐电路

二、高频放大器电路分析

忽略偏置元件和中和元件,交流等效电路晶体管等效电路1、频率响应

为获得良好的谐振曲线,令初、次级两个回路的谐振频率、品质因数相同,即

在谐振点附近,次级回路输出电压相对幅值随频率和耦合度的变化规律为相对失谐系数耦合因数

得到不同η时的频率响应曲线

高放级双调谐回路的频率响应

双峰曲线下凹量双峰间频带宽度2.高放级的功率增益当耦合双回路的输出达到最大值时（η=1和η＞1）,高放达到阻抗匹配，高放的最大功率增益就等于晶体管的最大功率增益。设晶体管输出端与负载阻抗匹配,即goe=gL

高放管最大输出功率为高放管输入功率为设晶体管输出端与负载阻抗匹配,即goe=gL晶体管最大功率增益为

APmax与外电路参数无关,而由晶体管本身参数决定。APmax也即为双调谐高频放大器的最大功率增益。因此,尽量选择特征频率fT高、rbb’小、Cb’c小的晶体管。

6.2.4本机振荡器

一、对本机振荡器的主要要求(1)振荡频率稳定度高,电压和温度漂移小。黑白机要求本振频率偏移小于±200kHz,彩色机则要求小于±100kHz,需另设自动频率控制(AFC)电路。(2)本振频率必须可以微调,获得最佳接收效果。其频率微调范围一般为±1.5MHz~±5MHz。

(3)要求本振辐射要小。一般本振信号幅度为100~200mV,

且需将整个高频头用金属外壳屏蔽。(4)本振输出波形要良好,谐波成分要小,否则将会产生较多的组合频率干扰。

二、本机振荡基本电路及分析

1.机械调谐式KP12-2的本振电路

变形电容三点式振荡电路(科拉普电路)。

R2、R3、R4是偏置电阻,R1C5为去耦电路C1C2C3C4与L1构成并联谐振回路

简化本振电路电感L1’为

C1与L1并联后的阻抗电路的振荡频率

如果满足那么结论：本振频率由L1’和C2决定。

2.电子调谐式本振电路的分析

共集电极科拉普电路。频段选择电路VDT1的直流偏置电路，改变VDT1电容量，频道选择去耦电路V直流偏置电阻等效电路该等效电路与机械式电子调谐电路完全一致,其分析结论也完全适用该电路。如果满足那么

6.2.5混频器作用：将从高放级送来的高频电视信号的载频与本振器送来的高频等幅信号差频出一个固定的中频载频(38MHz),然后送给中频放大器进行放大。要求:

(1)混频功率增益要大。一般混频器输出的中频功率与输入的高频信号功率之比应大于10~20dB。

(2)应具有良好的选择性和较小的噪声系数。

(3)混频失真和干扰要小。

(4)应有较好的匹配特性,以获得最佳功率传输。

组成（两个晶体管分别振荡与混频）：混频器要完成频率变换的任务必须有三个组成部分:本机振荡器,用来产生本机振荡电压uL；非线性器件（二极管、三极管）,用来产生差频fL-fs（主要电路）；中频带通滤波器(LC中频选频电路),从各种频率分量中取出中频信号。一、混频原理(a)：信号电压us=Uscosωst

本振电压uL=UL

cosωLt,LC为特定的选频电路(b)二极管的非线性特性用幂级数表示,当忽略三次以上各项时则:i=a0+a1u+a2

u2VD上的电压

u=us+uL=Uscosωst+ULcosωLt

代入(6-14)式,并经三角公式变换整理后则得到

ωI，利用LC回路将其选出

混频后的中频电流iI为

iI=a2

Us

UL

cos(ωL-ωs)t

设中频选频电路(LC)对中频ωI的谐振阻抗为R0,则混频器输出的中频信号电压为 uI=iIR0=a2R0

Us

UL

cos(ωL-ωs)t(6-16)

则有 UI=a2

R0

Us

UL结论：混频器中频输出电压振幅UI与输入信号电压振幅Us成正比。说明混频器输出中频信号UI包络形状与输入信号us的包络形状是完全一致的,而混频器仅仅是将us的高频载频频率fs变换成了中频载频频率fI(=fL-fS)。图6-18混频器的频谱变换本振频率伴音高频载频图像高频频率图像中频频率伴音中频载频

二、混频器电路分析

常用晶体管混频电路有内电容耦合双调谐电路和互感耦合双调谐电路。

1.内电容耦合双调谐混频器

高放输出信号耦合到混频管V1基极，本振输出到V1基极。V1输出经双调谐回路到中放管V2V1间距V2远，采用同轴电缆连接，电缆的分布电容CM为15pF（15m）双调谐回路之间通过C2和CM耦合内耦合电容C2’

2.混频增益

在阻抗匹配（gL=goc）的情况下:Ps=u2sgic

输出中频信号功率输入高频信号功率变频器的输入电导变频器的输出电导晶体三极管的混频跨导Kp提高，需提高gc，降低gic，goc实际中，Kp与混频管e极电流（1~2mA）及本振功率（100~300mV）有关。3、输入输出信号频谱高频图像信号uP(调幅波)和高频伴音信号us(调频波)叠加本机振荡器的高频等幅信号调幅波的包络变化规律不变调频波的频率变化规律不变

混频前后的频谱变化高频电视信号与中频电视信号的频带宽相同,但其频谱分布不同。6.4频道预置器

6.4.1频道预置器功用与组成作用：

对应于每一频道的调谐电压设定好，利用开关选择不同的调谐电压达到