第七章高頻調(diào)諧器(高頻頭)1

從本章起，介紹電視機(jī)中的各種主要電路。第七章高頻調(diào)諧器（高頻頭）§7.1高頻調(diào)諧器的功用及性能要求§7.2高頻調(diào)諧器的功能電路分析§7.3頻道預(yù)置器§7.1高頻調(diào)諧器的功用及性能要求§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用高頻調(diào)諧器的組成高頻調(diào)諧器又叫頻率選擇器，俗稱高頻頭。一般包括輸入回路、高頻放大器、本機(jī)振蕩器和混頻器等部分。高頻調(diào)諧器的框圖如圖7.1所示?！?.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用從接收天線感應(yīng)的許多電信號中，通過輸入回路和高放級回路選擇出需要的電視頻道節(jié)目。圖7.1高頻調(diào)諧器方框圖§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用提高靈敏度將選擇出的高頻電視信號（包括圖像和伴音高頻信號），經(jīng)高頻放大器放大。滿足混頻器所需要的幅度§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用通過混頻器將圖像高頻信號(fP)和伴音高頻信號(fS)變換成各自固定的圖像中頻(fPI)和第一伴音中頻(fSI)信號得到的圖像中頻(fPI)和第一伴音中頻(fSI)信號送到中頻放大器進(jìn)一步放大：機(jī)械調(diào)諧和電調(diào)諧兩類。高頻調(diào)諧器的分類

機(jī)械調(diào)諧高頻頭是通過改變電感進(jìn)行頻道選擇的。該調(diào)諧方式的優(yōu)點是：§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用機(jī)械調(diào)諧主要缺點是：體積大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜；開關(guān)每轉(zhuǎn)動一檔，就可切換一個頻道，不需另加選臺裝置；電性能穩(wěn)定，維修調(diào)整均方便。機(jī)械觸點多，用久了易發(fā)生接觸不良?！?.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用電調(diào)諧高頻頭是通過改變回路中的電容進(jìn)行頻道選擇的。該調(diào)諧方式的優(yōu)點是：電調(diào)諧目前，都是采用變?nèi)荻O管代替可變電容。該調(diào)諧方式的缺點是：為避免這一麻煩，必須附設(shè)多路頻道預(yù)選器。無機(jī)械觸點、壽命長。在波段范圍內(nèi)頻率連續(xù)可調(diào)，但頻率位置不能固定，在更換臺時需臨時調(diào)整。電子調(diào)諧器的本振頻率易受溫度變化的影響，故常設(shè)AFC電路。結(jié)論：電視接收機(jī)調(diào)諧器發(fā)展：§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用不論是機(jī)械調(diào)諧還是電調(diào)諧，都必須同時改變輸入回路、高放及本振回路的調(diào)諧參數(shù)（電感或電容）才可以切換頻道。各種類型的模擬或數(shù)字式電子選臺和自動預(yù)選裝置；已廣泛使用光控式近紅外遙控器；與微處理器結(jié)合的多功能遙控器；應(yīng)用語言識別技術(shù)的語言遙控器也正在進(jìn)行研究?！?.1.2對高頻頭的主要性能要求1.噪聲系數(shù)小，功率增益高、放大器工作穩(wěn)定噪聲對圖像來說，表現(xiàn)為

多級放大器總的噪聲系數(shù)可以表示為：式中，NFi為各級噪聲系數(shù)；可見，提高調(diào)諧器的功率增益對于減少整機(jī)噪聲十分重要。

電視機(jī)整機(jī)輸出信噪比的好壞，主要取決于調(diào)諧器高放級噪聲系數(shù)的大小。不規(guī)則的雪花樣點狀的干擾。APi為各級功率增益。一般要求高頻頭的功率增益≥20dB，噪聲系數(shù)低于8dB?！?.1.2對高頻頭的主要性能要求2.具有足夠的通頻帶寬度和良好的選擇性高頻調(diào)諧器應(yīng)該具有從接收天線感應(yīng)得到的各種電磁信號中選取所需要的頻道信號、抑制鄰頻道干擾、鏡像干擾和中頻干擾的能力。

決定高頻調(diào)諧器的頻率響應(yīng)曲線的有：因此，要求高頻調(diào)諧器有合適的通頻帶和良好的選擇性。一般要求，高頻調(diào)諧器鏡頻抑制比(IMR)大于40dB，中頻抑制比(IFR)應(yīng)大于50dB。輸入回路、高放、混頻級及其耦合回路的頻率響應(yīng)§7.1.2對高頻頭的主要性能要求黑白電視機(jī)為了使畫面雜波少而清晰，希望調(diào)諧器頻率特性的通帶不要太寬，如圖7.2(a)所示。彩色電視機(jī)除了系統(tǒng)通帶不要太寬外，為了減少彩色失真，還希望頻率特性通帶內(nèi)增益變化較平穩(wěn)，如圖7.2(b)所示。圖7.2調(diào)諧器的幅頻特性§7.1.2對高頻頭的主要性能要求3.與天線、饋線有良好的匹配關(guān)系高頻頭的輸入阻抗若負(fù)載阻抗ZL=ZC各種負(fù)載線都有一定的特性阻抗ZC，且：饋線的終端負(fù)載阻抗它只與傳輸線材料、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸有關(guān)；而與終端負(fù)載、傳輸線的長度、始端信號源電動勢無關(guān)。由天線送來的功率將完全為負(fù)載所吸收。這時只有從天線向高頻頭傳輸?shù)娜肷洳?，沒有反向傳輸?shù)姆瓷洳??！?.1.2對高頻頭的主要性能要求若ZL≠ZC在饋線終端會產(chǎn)生反射波信號功率不能完全被高頻頭接收由于原入射波形成的電視信號與經(jīng)反射后再次入射的電波形成的電視信號之間有一定的時延屏幕上顯示的圖像產(chǎn)生重影§7.1.2對高頻頭的主要性能要求為了便于匹配當(dāng)采用特性阻抗為300?的半波折合振子引向天線或X型全頻道天線時，我們除采用特性阻抗為300?扁平雙導(dǎo)線作饋線外，還在饋線和調(diào)諧器之間接入天線匹配器

。調(diào)諧器輸入、輸出阻抗均設(shè)計為75?正好與電視機(jī)拉桿天線或共用天線分支器插孔的等效阻抗相同，采用特性阻抗為75?的同軸電纜線直接相連就可以匹配?！?.1.2對高頻頭的主要性能要求4.高放級應(yīng)設(shè)有自動增益控制電路一般要求自動增益控制范圍應(yīng)達(dá)到20dB以上5.本機(jī)振蕩的頻率穩(wěn)定度要高，且對外輻射小通常要求：為了保證當(dāng)天線輸入電平在一定范圍內(nèi)變化時，視放輸出電壓基本保持幅度穩(wěn)定。VHF段本振漂移小于±300kHzUHF段本振漂移小于±500kHz§7.2高頻調(diào)諧器的功能電路分析

調(diào)諧的方法有兩種：§7.2.1機(jī)械調(diào)諧與電子調(diào)諧原理什么是高頻調(diào)諧？為了收看不同頻道的電視信號，根據(jù)需要能改變（切換）信號的頻道，即所謂高頻調(diào)諧。機(jī)械調(diào)諧（改變LC回路的電感值）；電子調(diào)諧（改變LC回路的電容值）?！?.2.1.1機(jī)械調(diào)諧機(jī)械調(diào)諧：常用的有兩種。1.開關(guān)式高頻頭開關(guān)式高頻頭的缺點：由于觸點多，易產(chǎn)生機(jī)械故障。對應(yīng)每個頻道的輸入線圈、高放負(fù)載線圈和本機(jī)振蕩線圈都是獨立的，因此在頻道切換時互相不干擾。特點：在每個被切換線圈內(nèi)部都有一個可調(diào)節(jié)的銅芯，可以通過齒輪機(jī)構(gòu)分別微調(diào)，一次調(diào)準(zhǔn)后，就不再需要重新調(diào)節(jié)。2.轉(zhuǎn)盤式高頻頭轉(zhuǎn)盤式高頻頭的缺點：由于線圈與線圈之間互相牽制，所以調(diào)試比較麻煩，在更換頻道時都需要重新進(jìn)行微調(diào)。它們的線圈在1~5頻道和6~12頻道中，有些是共用的，用一個可變電感進(jìn)行微調(diào)。§7.2.1.1機(jī)械調(diào)諧觸點少，結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械故障可能性小。相對于開關(guān)式高頻頭的優(yōu)點：

已知，如果改變諧振回路的電感（如機(jī)械調(diào)諧）或改變電容（電子調(diào)諧），均可改變諧振頻率f0，使其諧振在某電視頻道的中心頻率上。高頻頭的各調(diào)諧回路中的可變電容器件都采用變?nèi)荻O管替代。變?nèi)荻O管實際上就是一個結(jié)電容Cj隨外加反向偏壓變化范圍比較大的PN結(jié)晶體二極管?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理結(jié)電容可表示為：偏壓UR為零時的結(jié)電容PN結(jié)上的直流偏壓PN結(jié)的擴(kuò)散電位PN結(jié)附近雜質(zhì)濃度決定的一個常數(shù)由上式可見：工作中，變?nèi)莨鼙仨毠ぷ髟诜聪螂妷籂顟B(tài)?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理否則其結(jié)電阻很低（約幾十歐），Q值很低，諧振電路不能工作，所以不允許工作在正向偏壓狀態(tài)。變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容在零偏時最大；隨外加負(fù)偏壓的增加，將成指數(shù)下降。當(dāng)偏壓從-3V變至-30V時，電容量由18pF變到3pF，電容變比（即電容覆蓋系數(shù)）為：§7.2.1.2電子調(diào)諧原理圖7.3變?nèi)莨?CB14壓控特性式中RS為體電阻，有P型和N型半導(dǎo)體材料決定，通常值小于2?。變?nèi)莨艿母哳l無載品質(zhì)因數(shù)：§7.2.1.2電子調(diào)諧原理可看出，反相偏壓UR越高，則Cj越小，Q值越高；反之，則Q值就低。變?nèi)荻O管外加負(fù)偏壓的調(diào)節(jié)是靠電位器R實現(xiàn)的§7.2.1.2電子調(diào)諧原理圖7.4電子調(diào)諧原理電路若R活動觸點向上調(diào)節(jié)，則UR增加，Cj下降，從而調(diào)諧回路頻率f0升高，實現(xiàn)了調(diào)諧和選臺。變?nèi)莨苁怯糜谡{(diào)諧頻率的，因而最重要的是它的變化范圍（變比），而不是電容量的絕對值。諧振回路的頻率為：§7.2.1.2電子調(diào)諧原理則變?nèi)莨?CB14使諧振回路頻率最大變比為：以電視VHF頻段為例，其最低頻道中心頻率為52.5MHz，第12頻道中心頻率為219MHz，其比值為4.17。顯然2CB14變?nèi)莨懿荒軡M足覆蓋VHF全波段的要求。若再考慮分布電容的影響，則變?nèi)莨芨淖冎C振回路變比還要小于2.45?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理因此，需將VHF范圍內(nèi)的12個頻道劃分為兩個波段：1~5頻道為低頻段；6~12頻道為高頻段。采用電子開關(guān)切換電感線圈，以便得到高、低兩個頻段。

低頻段（1~5頻道）頻率變比為：§7.2.1.2電子調(diào)諧原理則變?nèi)莨茈娙莞采w系數(shù)：

高頻段（6~12頻道）頻率變比為：則變?nèi)莨茈娙莞采w系數(shù)：這樣，2CB14就都能滿足頻率覆蓋的設(shè)計要求?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理實際上，高頻電視信號分為三個波段：在L波段(1～5頻道):在H波段(6～12頻道):在U波段(13～68頻道):

當(dāng)電源開關(guān)S接通-4V，電子開關(guān)VD1、VD2截止，相當(dāng)于開路，這時初級回路電感為L1+L2，次級回路電感為L3+L4，回路工作在1~5頻道?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理圖7.5電子開關(guān)頻段切換原理圖§7.2.1.2電子調(diào)諧原理

當(dāng)S接通+12V，VD1及VD2導(dǎo)通，L2及L4被短路，則初級回路電感為L1，次級回路電感為L3，這時回路工作在6~12頻道，從而實現(xiàn)頻段切換。該電路要求開關(guān)二極管正向?qū)娮栊∮??，以確保導(dǎo)通時的短路作用，要求其反向電阻大，并且反向結(jié)電容很?。ㄐ∮?pF），以保證V截止時的交流開路作用。在機(jī)械調(diào)諧的高頻頭中，改換頻道時是四組線圈（選頻回路、高放雙調(diào)諧負(fù)載回路、本振回路）同時切換，只要電感線圈選擇恰當(dāng)，原則上每一頻道都能達(dá)到滿意的跟蹤。但跟蹤確是電子調(diào)諧器的特殊問題因為輸入選頻回路、高放雙調(diào)諧負(fù)載回路、本振回路中的變?nèi)荻O管，均使用同一調(diào)諧電壓（BT）來控制其電容值。我們要求無論電位器R調(diào)到任何位置，也不管此時變?nèi)莨蹸j是何值，輸入選頻回路、高放雙調(diào)諧負(fù)載回路對應(yīng)的諧振頻率均應(yīng)相同?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理這就是所謂的統(tǒng)調(diào)。同時，要求在全頻段內(nèi)，本振回路諧振頻率（即振蕩頻率）應(yīng)處處與輸入選頻回路、高放雙調(diào)諧回路的諧振頻率相差38（或37）MHz的固定中頻，通常稱為點點跟蹤。一般難于做到點點跟蹤，往往只能做到高、中、低頻三點跟蹤或高、低端兩點跟蹤?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理阻抗匹配頻率選擇（選臺）；既要與高放輸入端匹配，又要與天線饋線實現(xiàn)阻抗匹配。§7.2.2輸入回路電視機(jī)高頻調(diào)諧器的輸入回路具有以下作用：抑制中頻干擾和鄰頻道信號干擾；對于天線的強(qiáng)輸入信號給予一定的衰減等。

選頻電路是輸入回路中的主要電路。為了滿足選頻的要求，選頻電路通常都是由電感和電容組成的單調(diào)諧的諧振回路。選頻電路的任務(wù)：§7.2.2.1選頻電路選頻阻抗匹配為了實現(xiàn)與天線、饋線阻抗及高頻放大器輸入阻抗匹配，獲得最佳功率傳輸；為了克服低阻抗的饋線和高放級輸入阻抗對選頻電路Q值的影響。實際上，采用電感抽頭或電容分壓的方式使選頻電路與天線、饋線及高放級輸入端連接。§7.2.2.1選頻電路§7.2.2.1選頻電路圖7.6高頻頭常用的選頻電路

電調(diào)諧電路與機(jī)械調(diào)諧高頻頭電路的原理及電路結(jié)構(gòu)是相同的，兩者的區(qū)別是：機(jī)械調(diào)諧器是通過切換電感來改變頻道；電調(diào)諧器是通過改變調(diào)諧回路電容來進(jìn)行選頻的?！?.2.2.1選頻電路選頻電路的諧振頻率：該電路的選擇性可用有載品質(zhì)因數(shù)QL表征?！?.2.2.1選頻電路不同頻道，為滿足選擇性要求，其有載品質(zhì)因數(shù)值是不同的。有載品質(zhì)因數(shù)：頻道中心頻率頻道通帶，一般取B=8MHz

選頻電路本身存在損耗電阻，因此在信號的傳輸系統(tǒng)中插入選頻電路后，必然會增加一些功率損耗?！?.2.2.1選頻電路選頻電路的Q0越低，R0越小損耗越大插入損耗的存在電視機(jī)噪聲系數(shù)增大靈敏度降低

A越接近1，損耗越小。噪聲系數(shù)與插入損耗有關(guān)，為了減小噪聲，應(yīng)盡量減小插入損耗?！?.2.2.1選頻電路為了衡量選頻回路本身消耗功率的程度，定義回路的插入系數(shù)A。當(dāng)回路插入到傳輸系統(tǒng)后負(fù)載上所得到的功率，與回路插入前送到負(fù)載上的功率之比值，定義為該回路的插入系數(shù)A。為了提高高頻頭對中頻干擾信號的抑制能力，通常在輸入回路中加入中頻吸收電路，或稱為中頻抑制電路?！?.2.2.2中頻抑制電路圖7.7幾種常用的中頻吸收電路圖(a)為并接在輸入端的LC串聯(lián)諧振電路，它對中頻干擾產(chǎn)生諧振，從而將中頻干擾短路，起到抑制中頻干擾的作用。圖(b)為串接在輸入端的LC并聯(lián)諧振電路，它對中頻干擾產(chǎn)生并聯(lián)諧振，呈最大阻抗，起到阻塞作用。§7.2.2.2中頻抑制電路圖(c)用T型高通濾波器(C1、C2、L1)和串聯(lián)諧振電路(C3、L2及C4、L3)組成吸收電路?！?.2.2.2中頻抑制電路雙串聯(lián)諧振電路將中頻短路，而對高頻信號呈現(xiàn)高阻抗；T型高通濾波器對高頻信號衰減很小，對中頻及其以下頻率衰減很大。圖(d)為L2、C2、L4構(gòu)成的高通濾波器和由L1、C1和L3、C3并聯(lián)諧振電路組成的吸收電路。§7.2.2.2中頻抑制電路作用：抑制中頻及以下的信號，中頻以上的信號順利通過。如前所述，當(dāng)采用特性阻抗為300?半波折合振子引向天線等室外天線時，需要在饋線與調(diào)諧器之前加天線匹配器，將300?對稱輸入變換為75?不對稱輸出，然后再用75?同軸電纜接入選頻電路?！?.2.2.3天線匹配器

天線匹配器由兩個傳輸線變壓器組成，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、便宜、重量輕；具有很寬的傳輸頻帶；適合于高頻電路。是用雙股導(dǎo)線并繞在具有高導(dǎo)磁率雙孔磁芯上，每個小孔內(nèi)各繞一組，構(gòu)成兩組1:1的傳輸線變壓器。圖7.8天線匹配器的結(jié)構(gòu)及原理電路§7.2.2.3天線匹配器高頻放大器的主要任務(wù)：(1)因為整機(jī)的噪聲系數(shù)主要由高放級決定，因此要求高放級的噪聲系數(shù)盡可能小?！?.2.3高頻放大器放大高頻電視信號高頻放大器的增益、噪聲系數(shù)等主要指標(biāo)對整機(jī)性能有極其重要的影響。一般應(yīng)小于5dB

故要求采用噪聲系數(shù)小于3dB的晶體管。對高放級的要求是：§7.2.3高頻放大器(3)具有良好的選擇性和足夠?qū)挼耐l帶。要求幅頻特性-3dB帶寬大于8MHz，-6dB帶寬小于18MHz。(4)具有自動增益控制作用，高放級的增益可控范圍應(yīng)大于20dB。(2)有較高而穩(wěn)定的功率增益，且要求對不同頻道的增益比較均勻。高放級增益約20dB以上，頻道之間的增益差應(yīng)小于10dB。

無論是機(jī)械調(diào)諧高頻頭還是電調(diào)諧高頻頭，為取得較好的選擇性及較高的增益，高頻頭通常采用：§7.2.3高頻放大器互感耦合雙調(diào)諧回路原因：雙調(diào)諧電路具有較理想的雙峰頻應(yīng)曲線。圖7.9高頻放大器原理電路§7.2.3高頻放大器圖7.9(a)機(jī)械調(diào)諧高頻放大器采用切換電感L1及L2的方法進(jìn)行頻道選擇V1為共發(fā)射極放大器基極受控于AGC電路，AGC信號通過隔離電阻R1使基極直流電位變化來控制高放增益，并提供給基極偏壓。集電極電壓Ec通過R4、L1供給?！?.2.3高頻放大器R4為直流通路隔離電阻，因為通常電源輸出端接有大容量濾波電容，若將+Ec直接接在調(diào)諧電容C2上，濾波電容將會使調(diào)諧電容C2短路，影響放大器正常工作。R3用來解決AGC起控電壓值。R2是直流負(fù)反饋，用以穩(wěn)定V1的工作點。C5為交流旁路電容?！?.2.3高頻放大器C1C2L1及C3C4L2組成雙調(diào)諧回路。為了達(dá)到最佳傳輸：必須使雙諧振回路與高放管V1和混頻管V2實現(xiàn)阻抗匹配。V1輸出端與初級調(diào)諧回路C1C2L1的連接，以及V2與次級調(diào)諧回路C3