第七章高頻調(diào)諧器(高頻頭)

從本章起，介紹電視機中的各種主要電路。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。§7.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用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(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一步放大：機械調(diào)諧和電調(diào)諧兩類。高頻調(diào)諧器的分類

機械調(diào)諧高頻頭是通過改變電感進行頻道選擇的。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械調(diào)諧主要缺點是：體積大、機械結(jié)構(gòu)復雜；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。機械觸點多，用久了易發(fā)生接觸不良。§7.1.1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，必須附設多路頻道預選器。無機械觸點、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AFC電路。結(jié)論：近年來，電視接收機調(diào)諧器不僅出現(xiàn)了各種類型的模擬或數(shù)字式電子選臺和自動預選裝置，而且已廣泛使用光控式近紅外遙控器，以及與微處理器結(jié)合的多功能遙控器，應用語言識別技術(shù)的語言遙控器也正在進行研究?！?.1.1高頻調(diào)諧器原理框圖及功用不論是機械調(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?！?.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噪聲十分重要。

電視機整機輸出信噪比的好壞，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。

決定高頻調(diào)諧器的頻率響應曲線的部分包括：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)應大于50dB。輸入回路、高放、混頻級及其耦合回路的頻率響應§7.1.2對高頻頭的主要性能要求黑白電視機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載阻抗ZL=ZC各種負載線都有一定的特性阻抗ZC，且：饋線的終端負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載所吸收。這時只有從天線向高頻頭傳輸?shù)娜肷洳ǎ瑳]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、輸出阻抗均設計為75?正好與電視機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5.本機振蕩的頻率穩(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）。§7.2.1.1機械調(diào)諧機械調(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)生機械故障。對應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。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，可以通過齒輪機構(gòu)分別微調(diào)，一次調(diào)準后，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，用一個可變電感進行微調(diào)?！?.2.1.1機械調(diào)諧觸點少，結(jié)構(gòu)緊湊、機械故障可能性小。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)。

§7.2.1.2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；隨外加負偏壓的增加，將成指數(shù)下降。當偏壓從-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。§7.2.1.2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):

當電源開關(guān)S接通-4V，電子開關(guān)VD1、VD2截止，相當于開路，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。§7.2.1.2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，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)諧負載回路、本振回路）同時切換，只要電感線圈選擇恰當，原則上每一頻道都能達到滿意的跟蹤。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)諧負載回路對應的諧振頻率均應相同，這就是所謂的統(tǒng)調(diào)?！?.2.1.2電子調(diào)諧原理同時，要求在全頻段內(nèi)，本振回路諧振頻率（即振蕩頻率）應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?！?.2.2輸入回路電視機高頻調(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：§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)因素：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。為了衡量選頻回路本身消耗功率的程度，當回路插入到傳輸系統(tǒng)后負載上所得到的功率，與回路插入前送到負載上的功率之比值，定義為該回路的插入系數(shù)A。

§7.2.2.1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，應盡量減小插入損耗。§7.2.2.1選頻電路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。§7.2.2.2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?！?.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。§7.2.2.2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。§7.2.2.3寬頻帶平衡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；是用雙股導線并繞在具有高導磁率雙孔磁芯上，每個小孔內(nèi)各繞一組，構(gòu)成兩組1：1的傳輸線變壓器。§7.2.2.3寬頻帶平衡圖7.8天線匹配器的結(jié)構(gòu)及原理電路彩色電視全射頻信號的頻帶寬度(8MHz)和頻道劃分與黑白電視完全一樣。在高頻端，色差信號對副載波是雙邊帶調(diào)幅。色度信號與亮度信號頻譜交錯，但互不干擾，所以黑白、彩色電視完全可以兼容。fPfSfP+fSC§7.2.2.3寬頻帶平衡如前所述，色差信號要進行頻譜間置，那么：

正交調(diào)制是一種簡便且行之有效的方法，它是將兩個色差信號(R-Y)和(B-Y)分別調(diào)制在頻率相同，相位相差90?的兩個色副載波上，再將兩個輸出加在一起，即得色度信號。正交調(diào)制怎么把兩個色差信號同時調(diào)制到一個彩色副載頻上？又如何將這兩個色差信號的頻譜相互錯開呢？在接收機中，則根據(jù)相位的不同，從合成的副載波已調(diào)信號中分別取出兩個色差信號。§7.2.2.3寬頻帶平衡高頻放大器的主要任務：(1)因為整機的噪聲系數(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，一般應小于5dB。故要求采用噪聲系數(shù)小于3dB的晶體管?！?.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)等主要指標對整機性能有極其重要的影響。對高放級的要求是：(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小于10dB。§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大于20dB。

無論是機械調(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曲線。

圖7.9高頻放大器原理電路圖5.5一般調(diào)幅波和平衡調(diào)幅波的波形圖(a)調(diào)制信號波形；(b)載波信號波形；(c)一般調(diào)幅波波形；(d)平衡調(diào)幅波波形uSC§7.2.3高頻放大器

對照(5.8)、(5.9)式和圖5.5，可看出平衡調(diào)幅波有如下特點:平衡調(diào)幅波的幅值與調(diào)制信號幅值的絕對值成正比。當調(diào)制信號的絕對值最大時(t1、t3時刻)，平衡調(diào)幅波的幅度也最大；當調(diào)制信號等于零時(t2、t4時刻)，平衡調(diào)幅波也為零?！?.2.3高頻放大器當調(diào)制信號大于零時(t1～t2或t4～t5)，平衡調(diào)幅波與載波同相；當調(diào)制信號小于零時(t2～t4)，平衡調(diào)幅波與載波反相。當調(diào)制信號經(jīng)過零電平而改變其信號極性時，平衡調(diào)幅波相位隨之變化180°(如P點)。§7.2.3高頻放大器平衡調(diào)幅波不能用普通二極管包絡檢波器檢出原調(diào)制信號。注意：調(diào)制信號大于零時，調(diào)幅波與載波同頻同相；當調(diào)制信號小于零時，調(diào)幅波與載波同頻反相?！?.2.3高頻放大器一般的調(diào)幅波信號包含一個載波和兩個邊頻信號，邊頻信號含有調(diào)制信號的信息，而載波是單頻率等幅波，并不含有調(diào)制信號。但是，載波信號占用了整個調(diào)幅波信號能量一半以上。采用平衡調(diào)幅法的優(yōu)點去掉載波信號有兩個好處：傳送同樣信息能量所需功率大為減少；減小了副載波對亮度信號的干擾?！?.2.3高頻放大器圖5.6正交平衡調(diào)制原理框圖設基準副載波的幅度為1，則色差信號(B-Y)與基準副載波sin?SCt在(B-Y)平衡調(diào)幅器中相乘后，輸出藍色度分量；基準副載波sin?SCt經(jīng)90?移相后，變成cos?SCt，與色差信號(R-Y)在(R-Y)平衡調(diào)幅器中相乘后，輸出紅色度分量?！?.2.3高頻放大器(5.8)藍色度分量與紅色度分量相互正交，在線性相加器中相加，就得到色度信號為：色度信號是兩個已調(diào)色差信號即兩個色度分量的矢量和。圖5.7正交平衡調(diào)制色度信號F的矢量圖§7.2.3高頻放大器如圖5.7所示，對角線的長度代表色度信號F的幅值，而?是F的相角，有：(5.9)§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理彩色圖像的色度信息全部包含在色度信號F的振幅與相角之中：總結(jié)：色度信號既是一個調(diào)幅波，又是一個調(diào)相波。

色飽和度是利用已調(diào)副載波的幅值來傳送的；

色調(diào)是利用已調(diào)副載波的相位來傳送的?！?.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理振幅取決于色差信號的幅值，決定了所傳送彩色的飽和度；相位取決于色差信號的相對比值，決定了彩色的色調(diào)。平衡調(diào)幅波不能用包絡檢波的方法檢出調(diào)制信號，所以，要想將色度信號F還原為(B-Y)和(R-Y)兩個色差信號，必須采用正交解調(diào)器（實際上也是一個乘法器）。在接收機中，要實現(xiàn)乘法檢波，需要滿足：§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理1.必須產(chǎn)生彩色副載波，該副載波的頻率和相位要嚴格的和正交平衡調(diào)制器中的彩色副載波一致。2.同樣，分成兩個互相垂直的分量，然后將副載波的這兩個分量分別和已調(diào)色度信號F相乘，再經(jīng)低通濾波器取出色差信號。圖5.8正交解調(diào)原理方框圖§5.2.1正交調(diào)制解調(diào)基本原理

普遍用于彩色電視廣播的兼容制式包括：§5.2.2普遍采用兼容制的特點美國、日本、加拿大等國家采用的NTSC制，稱為正交平衡調(diào)幅制；原聯(lián)邦德國、英國、澳大利亞和我國等采用的PAL制，稱為逐行倒相正交平衡調(diào)幅制；法國、原蘇聯(lián)及東歐一些國家采用的SEC