第六章

高頻調諧器(高頻頭)

6.1高頻調諧器的功用及性能要求6.2高頻調諧器的功能電路分析6.3TDQ—3型調諧器電路分析

6.4頻道預置器

6.1高頻調諧器的功用及性能要求

6.1.1高頻調諧器的原理及功用

高頻調諧器又叫頻道選擇器,俗稱高頻頭。選頻原理：同時改變輸入回路、高放、本振回路的調諧參數。

高頻調器作用:

(1)選頻：從接收天線中感應的許多電信號中,通過輸入回路和高放級回路選擇出需要的電視頻道節目。(2)放大：將選擇出的高頻電視信號(包括圖像和伴音高頻信號),經高頻放大器放大,提高靈敏度,并滿足混頻器所需要的幅度。(3)變頻：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,然后送到中頻放大器。高頻調諧器的分類:1、機械調諧通過改變電感進行頻道選擇。開關每轉動一檔,就可切換一個頻道,不需另加選臺裝置。電性能穩定,維修調整均方便。主要缺點是體積大、機械結構復雜,并且機械觸點多,用久易發生接觸不良。2、電調諧通過改變回路中的電容進行頻道選擇，采用變容二極管代替可變電容。無機械觸點、壽命長。在波段范圍內頻率連續可調,但頻率位置不能固定,在更換臺時需臨時調整，或者多路頻道預選器。

6.1.2對高頻頭的主要性能要求

1.噪聲系數小、功率增益高、放大器工作穩定 電視機整機輸出信噪比的好壞,主要取決于調諧器高放級噪聲系數的大小。多級放大器總的噪聲系數可以表示為

一般要求高頻頭的功率增益≥20dB,噪聲系數低于8dB。

2.具有足夠的通頻帶寬度和良好選擇性

高頻調諧器應該具有從接收天線感應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。

一般要求高頻調諧器鏡頻抑制比(IMR)大于40dB,中頻抑制比(IFR)應大于50dB。

高頻調諧器的頻率響應曲線由輸入回路、高放、混頻級及其耦合回路的頻率響應所決定。希望通帶不要太寬，增益變化平穩

3.與天線、饋線有良好的匹配關系

為了完全吸收天線的發射功率，要求高頻頭輸入阻抗與饋線的輸出阻抗匹配，高頻頭的輸出阻抗與天線分支器輸入阻抗匹配。調諧器輸入、輸出阻抗均設計為75Ω。采用特性阻抗為75Ω的同軸電纜線直接相連就可以匹配。

同軸電纜半波折合振子引向天線扁饋線300Ω天線匹配器X型全頻道天線當采用特性阻抗為300Ω的半波折合振子引向天線或X型全頻道天線時,除采用特性阻抗為300Ω扁平雙導線作饋線外,還在饋線和調諧器之間接入天線匹配器。4.高放級應設有自動增益控制電路 一般要求自動增益控制范圍應達到20dB以上,以保證當天線輸入電平,在一定范圍內變化時,視放輸出電壓基本保持幅度穩定。

5.本機振蕩的頻率穩定度要高,且對外輻射小 通常要求VHF段本振漂移小于±300kHz,UHF段本振漂移小于±500kHz。6.2高頻調諧器的功能電路分析

6.2.1機械調諧與電子調諧原理

一、機械調諧開關式高頻頭,每個頻道的輸入線圈、高放負載線圈和本機振蕩線圈都是獨立的,因此在頻道切換時互相不干擾。在每個被切換線圈內部都有一個可調節的銅芯,可以通過齒輪機構分別微調,一次調準后,就不再需要重新調節。缺點是由于觸點多而產生機械故障。轉盤式高頻頭,

它們的線圈在1~5頻道和6~12頻道中,有些是共用的,用一個可變電感進行微調。因為線圈與線圈之間互相牽制,所以調試比較麻煩,在更換頻道時都需要重新進行微調。但觸點少,結構緊湊、機械故障可能性小。

二、電子調諧原理

1.變容二極管及電子調諧基本原理

變容二極管實質上就是一個結電容Cj隨外加反向偏壓變化范圍比較大的PN結晶體二極管。

結電容可表示為偏壓UR為零時的結電容PN結上的直流偏壓PN結上的擴散電位PN結雜質濃度有關的常數變容二極管工作在反向偏壓狀態，否則結電阻很低，諧振不能工作。電容變比高頻無載品質因數反向偏壓UR越高,則Cj越小,Q值越高。反之則Q值就低。調節變容二極管外加負偏壓就可以改變其電容，以及調諧回路頻率來改變頻道。RS為體電阻，半導體材料決定,小于2電子調諧原理電路調節電位器R來改變變容管外加負偏壓，從而改變電容，改變調諧回路頻率來選臺。

2.波段覆蓋和電子開關已知變容管2CB14的CM=18pF、CN=3pF諧振回路的頻率為變容管2CB14使諧振回路頻率最大變比電視VHF頻段:第1頻道f0為52.5MHz,第12頻道f0為219MHz,其比值為4.17所以2CB14變容管不能滿足覆蓋VHF全波段的要求。需將VHF范圍內的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。采用電子開關切換電感線圈。低頻段(1~5頻道)頻率變比為變容管電容覆蓋系數NC1=N21=2.82高頻段(6~12頻道)頻率變比為則變容管電容覆蓋系數NC2=N22=1.64。這樣,2CB14就都能滿足頻率覆蓋的設計要求。

S接通-4V,電子開關VD1、VD2截止,相當開路,這時初級回路電為L1+L2,次級回路電感為L3+L4,回路工作在1~5頻道。當S接通+12V,VD1及VD2導通,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

6.2.2輸入回路作用:

頻道選擇(選臺)阻抗匹配；抑制中頻干擾和鄰頻道信號干擾；對于天線的強輸入信號給予一定的衰減。選頻電路：選頻及阻抗匹配中頻抑制電路：消除中頻干擾信號天線匹配器：饋線與調諧器之間的阻抗匹配圖6-6高頻頭常用的選頻電路一、選頻電路選頻電路通常都是由電感和電容組成的單調諧的諧振回路。1.實現阻抗匹配通過電感抽頭和電容分壓方式與饋線及高放級連接。饋線輸入高放級選頻電路輸入電阻等效負載電阻選頻電路本身損耗要實現輸入端和輸出端的阻抗匹配，必須滿足結論：只要選擇適當的L1L2C1C2的比值就可達到滿意的阻抗匹配，獲得最大功率輸出。R0=ω0LQ0

2.選頻電路的諧振頻率和選擇性

選頻電路的諧振頻率:有載品質因數QL（電路的選擇性）f0為頻道中心頻率、B為頻道的通帶,一般取B=8MHz。L=L1+L2頻道越高，有載品質因數越高。

二、中頻抑制電路

作用：提高高頻頭對中頻干擾信號的抑制能力

（a）并接在輸入端的LC串聯諧振電路，對中頻干擾產生諧振，短路中頻干擾。（b）串接在輸入端的LC并聯諧振電路，對中頻干擾產生并聯諧振，呈最大阻抗，阻塞干擾。（c）T型高通濾波器C1C2L1和串聯諧振回路C3L2和C4L3組成吸收電路。雙串聯諧振電路將中頻短路，對高頻信號高阻，T型高通濾波器對高頻信號衰減很小，對中頻和以下衰減很大。（d）由L2C2L4構成高通濾波器，L1C1和L3C3構成并聯諧振電路，組成吸收電路，抑制中頻和以下信號。

三、寬頻帶平衡—不平衡天線匹配器當采用特性阻抗為300Ω半波折合振子引向天線等室外天線時,需要在饋線與調諧器之前加天線匹配器。方法：將300對稱輸入變換為75Ω不對稱輸出,然后再用75同軸電纜接入選頻電路；特點：它由兩個傳輸線變壓器組成,其結構簡單、便宜、重量輕且具有很寬的傳輸頻帶,很適合于高頻電路。

圖6-9天線匹配器原理：用雙股導線并繞在具有高導磁率雙孔磁芯上,每個小孔內各繞一組,構成兩組1∶1的傳輸線變壓器。6.2.3高頻放大器

6.2.3高頻放大器

作用：放大高頻電視信號,提高信噪比。

要求：

(1)整機的噪聲系數主要由高放級決定,要求高放級的噪聲系數<5dB。要求采用噪聲系數小于3dB的晶體管。

(2)有較高而穩定的功率增益,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小于10dB。

(3)具有良好的選擇性和足夠寬的通頻帶。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大于20dB。

圖6-10機械式調諧電路原理原理互感耦合雙調諧電路（理想的雙峰頻應曲線）V1為共發射極放大器,基極受控于AGC,AGC信號通過R1至基極控制高放增益,并提供給基極偏壓。集電極電壓由EC通過R4、L1供給,R4為直流通路隔離電阻。R3用來決定AGC起控電壓值,R2是直流負反饋,用以穩定V1的工作點,C5為交流旁路電容。

C1C2L1及C3C4L2組成雙調諧回路V1與V2阻抗匹配的連接。C6為中和電容。當C1/C2=Ccb/C6時，C6的反饋電壓與Ccb的反饋電壓大小相等，相位相反，互相抵消高放管混頻管

C1L1及變容二極管VDT1初級調諧電路,C2L2及變容管VDT2為次級調諧電路AGC通過V集電極、L1向VDT1提供反向偏壓，控制諧振頻率。

VD和R1R2為VDT1

、VDT2直流偏置電路。

C3為中和電容,L3提供C3的反饋信號,改變L3的繞向和耦合松緊來調節反饋中和電壓的相位和幅度,達到良好的中和效果。

電子調諧式高頻放大器通過改變初次級調諧回路電容(即圖中變容二極管VDT1和VDT2)進行頻道選擇。高放管互感耦合雙調諧電路

二、高頻放大器電路分析

忽略偏置元件和中和元件,交流等效電路晶體管等效電路1、頻率響應

為獲得良好的諧振曲線,令初、次級兩個回路的諧振頻率、品質因數相同,即

在諧振點附近,次級回路輸出電壓相對幅值隨頻率和耦合度的變化規律為相對失諧系數耦合因數

得到不同η時的頻率響應曲線

高放級雙調諧回路的頻率響應

雙峰曲線下凹量雙峰間頻帶寬度2.高放級的功率增益當耦合雙回路的輸出達到最大值時（η=1和η＞1）,高放達到阻抗匹配，高放的最大功率增益就等于晶體管的最大功率增益。設晶體管輸出端與負載阻抗匹配,即goe=gL

高放管最大輸出功率為高放管輸入功率為設晶體管輸出端與負載阻抗匹配,即goe=gL晶體管最大功率增益為

APmax與外電路參數無關,而由晶體管本身參數決定。APmax也即為雙調諧高頻放大器的最大功率增益。因此,盡量選擇特征頻率fT高、rbb’小、Cb’c小的晶體管。

6.2.4本機振蕩器

一、對本機振蕩器的主要要求(1)振蕩頻率穩定度高,電壓和溫度漂移小。黑白機要求本振頻率偏移小于±200kHz,彩色機則要求小于±100kHz,需另設自動頻率控制(AFC)電路。(2)本振頻率必須可以微調,獲得最佳接收效果。其頻率微調范圍一般為±1.5MHz~±5MHz。

(3)要求本振輻射要小。一般本振信號幅度為100~200mV,

且需將整個高頻頭用金屬外殼屏蔽。(4)本振輸出波形要良好,諧波成分要小,否則將會產生較多的組合頻率干擾。

二、本機振蕩基本電路及分析

1.機械調諧式KP12-2的本振電路

變形電容三點式振蕩電路(科拉普電路)。

R2、R3、R4是偏置電阻,R1C5為去耦電路C1C2C3C4與L1構成并聯諧振回路

簡化本振電路電感L1’為

C1與L1并聯后的阻抗電路的振蕩頻率

如果滿足那么結論：本振頻率由L1’和C2決定。

2.電子調諧式本振電路的分析

共集電極科拉普電路。頻段選擇電路VDT1的直流偏置電路，改變VDT1電容量，頻道選擇去耦電路V直流偏置電阻等效電路該等效電路與機械式電子調諧電路完全一致,其分析結論也完全適用該電路。如果滿足那么

6.2.5混頻器作用：將從高放級送來的高頻電視信號的載頻與本振器送來的高頻等幅信號差頻出一個固定的中頻載頻(38MHz),然后送給中頻放大器進行放大。要求:

(1)混頻功率增益要大。一般混頻器輸出的中頻功率與輸入的高頻信號功率之比應大于10~20dB。

(2)應具有良好的選擇性和較小的噪聲系數。

(3)混頻失真和干擾要小。

(4)應有較好的匹配特性,以獲得最佳功率傳輸。

組成（兩個晶體管分別振蕩與混頻）：混頻器要完成頻率變換的任務必須有三個組成部分:本機振蕩器,用來產生本機振蕩電壓uL；非線性器件（二極管、三極管）,用來產生差頻fL-fs（主要電路）；中頻帶通濾波器(LC中頻選頻電路),從各種頻率分量中取出中頻信號。一、混頻原理(a)：信號電壓us=Uscosωst

本振電壓uL=UL

cosωLt,LC為特定的選頻電路(b)二極管的非線性特性用冪級數表示,當忽略三次以上各項時則:i=a0+a1u+a2

u2VD上的電壓

u=us+uL=Uscosωst+ULcosωLt

代入(6-14)式,并經三角公式變換整理后則得到

ωI，利用LC回路將其選出

混頻后的中頻電流iI為

iI=a2

Us

UL

cos(ωL-ωs)t

設中頻選頻電路(LC)對中頻ωI的諧振阻抗為R0,則混頻器輸出的中頻信號電壓為 uI=iIR0=a2R0

Us

UL

cos(ωL-ωs)t(6-16)

則有 UI=a2

R0

Us

UL結論：混頻器中頻輸出電壓振幅UI與輸入信號電壓振幅Us成正比。說明混頻器輸出中頻信號UI包絡形狀與輸入信號us的包絡形狀是完全一致的,而混頻器僅僅是將us的高頻載頻頻率fs變換成了中頻載頻頻率fI(=fL-fS)。圖6-18混頻器的頻譜變換本振頻率伴音高頻載頻圖像高頻頻率圖像中頻頻率伴音中頻載頻

二、混頻器電路分析

常用晶體管混頻電路有內電容耦合雙調諧電路和互感耦合雙調諧電路。

1.內電容耦合雙調諧混頻器

高放輸出信號耦合到混頻管V1基極，本振輸出到V1基極。V1輸出經雙調諧回路到中放管V2V1間距V2遠，采用同軸電纜連接，電纜的分布電容CM為15pF（15m）雙調諧回路之間通過C2和CM耦合內耦合電容C2’

2.混頻增益

在阻抗匹配（gL=goc）的情況下:Ps=u2sgic

輸出中頻信號功率輸入高頻信號功率變頻器的輸入電導變頻器的輸出電導晶體三極管的混頻跨導Kp提高，需提高gc，降低gic，goc實際中，Kp與混頻管e極電流（1~2mA）及本振功率（100~300mV）有關。3、輸入輸出信號頻譜高頻圖像信號uP(調幅波)和高頻伴音信號us(調頻波)疊加本機振蕩器的高頻等幅信號調幅波的包絡變化規律不變調頻波的頻率變化規律不變

混頻前后的頻譜變化高頻電視信號與中頻電視信號的頻帶寬相同,但其頻譜分布不同。6.4頻道預置器

6.4.1頻道預置器功用與組成作用：

對應于每一頻道的調諧電壓設定好，利用開關選擇不同的調諧電壓達到