第六章高频调谐器课件

6.1高频调谐器的功用及性能要求高频调谐器的功用及性能要求 一、高频头框图组成（一、高频头框图组成（VHF高频头）高频头）包括：输入回路、高频放大包括：输入回路、高频放大器、本机振荡器、混频器器、本机振荡器、混频器二、作用与要求二、作用与要求 1、作作用用：选选择择频频道道；放放大大；混混频频，得得到到中中频频 2、要要求求：噪噪声声系系数数小小，功功率率增增益益高高，放放大大器器工工作稳定。作稳定。带宽要宽，选择性要好。带宽要宽，选择性要好。阻抗要匹配阻抗要匹配 高放有高放有AGC控制控制 本振频率稳定，对外辐射小。本振频率稳定，对外辐射小。3、结构：机械式（转鼓式）、结构：机械式（转鼓式）电子式（电调谐）电子式（电调谐）6.2 输入回路输入回路 一、阻抗变换器一、阻抗变换器在双孔的高导磁率磁芯中，双线并绕在双孔的高导磁率磁芯中，双线并绕45圈。圈。u入入四等分，四等分，u出出1/2u入入，u入入/u出出2/1 nu入入/u出出n2/n12Z入入n2Z出出4Z出出 Z出出1/4 Z入入1/430075 U入入U出出Z入入Z出出二、高通滤波器（中频抑制电路）二、高通滤波器（中频抑制电路）抑制干扰中频（抑制干扰中频（38MHz左右）左右）三、输入选频电路三、输入选频电路 基本电路为基本电路为LC并联谐振回路，选择频道。并联谐振回路，选择频道。天线天线高放高放谐振时，谐振时，Z谐谐大，大，Q值高（值高（QZ谐谐/0L），选择性好。），选择性好。存在问题：存在问题：谐振等效电路为：谐振等效电路为：接入电路后，接入电路后，Z天天75，Z高放高放几十几百几十几百，此两，此两值将使回路值将使回路Q值下降，带宽过宽，影响选择性。值下降，带宽过宽，影响选择性。Z天线天线Z高放高放f0Q小小解决办法：解决办法：采用电感抽头、电容分压耦合。采用电感抽头、电容分压耦合。式中：式中：L=L1+L2等效电路为：等效电路为：适当选择适当选择L1、L2和和C1、C2，可做到阻抗匹配。，可做到阻抗匹配。输入部分：输入部分：输出部分：输出部分：实际电路实际电路 高频头常用的选频电路高频头常用的选频电路 6.3 高频放大器高频放大器 一、作用与要求一、作用与要求 1、作用：对高频电视信号进行放大。、作用：对高频电视信号进行放大。2、要求：、要求：噪声系数要小噪声系数要小 增增益益约约20db（10倍倍），各各频频道道增增益均匀。益均匀。通频带要宽，选择性要好。通频带要宽，选择性要好。受受AGC控制控制二、基本电路形式二、基本电路形式 共射双调谐放大器共射双调谐放大器特点：功率增益高，易做到低噪声和匹配。特点：功率增益高，易做到低噪声和匹配。三、电路特点三、电路特点 1、低噪声、低噪声 高高放放管管为为超超高高频频低低噪噪声声管管，fT700MHz，噪声系数噪声系数3db。2、双调谐回路、双调谐回路 初初级级为为高高放放级级负负载载，次次级级为为混混频频级级的的输输入入。初初、次次级级通通过过互互感感互互相相耦耦合合，且且谐谐振振在在同一频率上。同一频率上。双调谐回路频率特性：双调谐回路频率特性：1（弱耦合）（弱耦合）谐振曲线为单峰，幅值低。谐振曲线为单峰，幅值低。1（临界耦合）（临界耦合）谐振曲线为单峰，幅值增大。谐振曲线为单峰，幅值增大。1（强耦合）（强耦合）谐振曲线为双峰，幅值增大，谐振曲线为双峰，幅值增大，中间下凹，两边陡峭中间下凹，两边陡峭。高放级总频率特性选择电路谐振单峰输出回路的谐振双峰。高放级总频率特性选择电路谐振单峰输出回路的谐振双峰。特点：通频带宽、顶部平坦、边沿陡峭。特点：通频带宽、顶部平坦、边沿陡峭。3、中和电路、中和电路 由由于于Cbc的的存存在在，造造成成反反馈馈，易易产产生生自自激激。故故加加CN，将将信信号号与与Cbc反反馈馈的的信信号号相相互互抵抵消消，起起“中中和和”作作用用。通常由实验决定其大小。通常由实验决定其大小。6.4 本机振荡器本机振荡器 一、作用与要求一、作用与要求 产产生生一一个个比比所所接接收收的的图图像像载载频频高高出出38MHz的等幅正弦信号。的等幅正弦信号。振荡频率稳定，漂移小。振荡频率稳定，漂移小。本振频率可微调。本振频率可微调。有金属外壳屏蔽。有金属外壳屏蔽。输出波形好。输出波形好。二、基本电容三点式振荡电路二、基本电容三点式振荡电路 等效电路等效电路缺点：频率稳定度不高。缺点：频率稳定度不高。原因：原因：Cbe与与C1并联，并联，Cbc与与L并联，结电容的变化引并联，结电容的变化引起本振频率的改变。起本振频率的改变。三、改进型电容三点式振荡器（三、改进型电容三点式振荡器（clapp电路）电路）改进方法：在改进方法：在L支路中串接小电容支路中串接小电容C3 f与与C1，C2无关，稳定度提高。无关，稳定度提高。若满足若满足C3C1，C3C1F 于是于是四、实际电路四、实际电路 串串接接的的小小电电容容并并非非较较C1、C2小小很很多多，若若过过小小，不不易易起起振振。此此电电路稳定度仍很高。路稳定度仍很高。实际电路中实际电路中C1为负温度系数电容，进一步稳定电路。为负温度系数电容，进一步稳定电路。L可微调。（本振微调）可微调。（本振微调）6.5 混频器混频器 一、作用与要求一、作用与要求 产生中频产生中频 混频器功率增益要大混频器功率增益要大 选择性好、噪声系数小选择性好、噪声系数小 混频失真及干扰小混频失真及干扰小 前、后级阻抗要匹配前、后级阻抗要匹配 混频示意图混频示意图 二、混频原理二、混频原理 1、变频、变频 a、线性元件不能产生新的频率、线性元件不能产生新的频率 设设u1U1mcos1t u2U2mcos2t ikuk(u1u2)k(U1mcos1tU2mcos2t)频率不变频率不变iuikub、非线性元件可实现频率变换、非线性元件可实现频率变换 b、非线性元件可实现频率变换、非线性元件可实现频率变换 幂级数展开幂级数展开 i=a0a1ua2u2.（略去高次项）（略去高次项）ia0a1(U1mcos1tU2mcos2t)a2(U1mcos1tU2mcos2t)2=+由上式可见：结果出现了直流、由上式可见：结果出现了直流、1和和2分量、分量、21和和22分分量、（量、（12）与（）与（12）分量等。实际要取出（）分量等。实际要取出（12）分量。）分量。混频后，包络不变，载频变。混频后，包络不变，载频变。2、放大、放大 工作在线性部分，与变频矛盾。故工作在线性部分，与变频矛盾。故要选择合适工作点，以变频为主，放要选择合适工作点，以变频为主，放大为辅。大为辅。三、电路形式三、电路形式 混频输出回路采用互感耦合双调谐回路，选出差频（中混频输出回路采用互感耦合双调谐回路，选出差频（中频）信号，并采用电容分压式与中放电路相连接。频）信号，并采用电容分压式与中放电路相连接。混频器的频谱变换混频器的频谱变换 高频调谐器实例分析高频调谐器实例分析 下下面面以以KP122型型高高频频头头为为例例来来分分析析高高频调谐器各功能电路之间的联系。频调谐器各功能电路之间的联系。KP12-2高频头电路图高频头电路图 1 输入回路输入回路(1）高通滤波器高通滤波器高通滤波器由高通滤波器由L1、L2、L3、L4、C1、C2、C3组成。组成。(2）输入调谐回路输入调谐回路 输入调谐回路采用电感抽头，电容分压电路，并且输入调谐回路采用电感抽头，电容分压电路，并且15频道频道和和612频道采用两组不同电感与电容分压比，以保证频道采用两组不同电感与电容分压比，以保证112频道频道间增益相差不大。间增益相差不大。2 高放级高放级高放级采用双调谐共发射极放大电路，高放级采用双调谐共发射极放大电路，V1为高放管；为高放管；R1、C7和和AGC电压为基极偏置；电压为基极偏置；C8为射极旁路电容，为射极旁路电容，R2是射极电流是射极电流负反馈电阻；负反馈电阻；R3为调高放管为调高放管V1射极电位的电阻；射极电位的电阻；C12是中和电容；为了保证高、低频道增益相差不大，在是中和电容；为了保证高、低频道增益相差不大，在15频频道时，道时，L7/R5、C9/C10、C11组成双调谐初级回路，组成双调谐初级回路，R5作为阻作为阻尼电阻，尼电阻，降低了此时高放增益；而在降低了此时高放增益；而在612频道时，频道时，C9、C11、L7组成双调谐初级回路；组成双调谐初级回路；L8、C13、C14、C16组成双调谐次组成双调谐次级回路。级回路。3 本振电路本振电路本振管本振管V3选用高频低噪声晶体管。振荡部分采用变型三点式共集电选用高频低噪声晶体管。振荡部分采用变型三点式共集电极电路，其振荡频率取决于极电路，其振荡频率取决于C24、C25、C28、L9。其中，其中，C24为串为串联补偿电容。此外，联补偿电容。此外，R12、C27组成电源滤波电路，组成电源滤波电路，C18为耦合电容，为耦合电容，C27对高频短路，使本振为共集电极电路对高频短路，使本振为共集电极电路。4 混频级混频级V2为混频管，它采用共发射极双调谐放大电路。其中，为混频管，它采用共发射极双调谐放大电路。其中，C20、R10、T、C21、C22组成双调谐初次级回路。组成双调谐初次级回路。R10用来调整带宽，初次级都调谐在中心频率用来调整带宽，初次级都调谐在中心频率34.5MHz上。上。为了满足阻抗匹配，混频级输入回路与混频管采用电容分压方为了满足阻抗匹配，混频级输入回路与混频管采用电容分压方式连接。该混频级采用本振信号与高频电视信号同时注入混频式连接。该混频级采用本振信号与高频电视信号同时注入混频管基极的方式。混频管工作在非线性区，静态电流约管基极的方式。混频管工作在非线性区，静态电流约1.52mA，其工作点由，其工作点由R8与与R6决定。决定。6.6 特高频调谐器特高频调谐器 一、一、UHF电视频段的特点电视频段的特点 UHF有有56个个频频道道（1368），每每一一频频道道带带宽宽仍仍为为8MHZ，但频率高（，但频率高（470958MHZ）。）。1、信噪比高：工业干扰小，通信电台少。、信噪比高：工业干扰小，通信电台少。2、天线尺寸小：采用、天线尺寸小：采用20cm环形天线，易架设。环形天线，易架设。3、选选台台方方便便：能能容容纳纳的的电电台台数数量量多多，频频道道可可错错开开，相互干扰小。相互干扰小。4、电电波波传传播播损损耗耗大大：以以直直射射波波为为主主，绕绕射射能能力力差差，易易受受建建筑筑物物或或树树木木等等影影响响，传传播播距距离离不不远远，故故所所需发射功率大。需发射功率大。二、二、UHF高频头的组成高频头的组成 输入回路输入回路高放VHF中放UHF混频VHF中放UHF输入输入回路回路高放高放混频混频本振本振本振VHF停振UHFUHFVHF三、三、UHF调谐器的工作原理调谐器的工作原理 接收接收UHF信号时，信号时，VHF置空档，且置空档，且VHF高高放的双调谐回路线圈换成中频段线圈，本振放的双调谐回路线圈换成中频段线圈，本振置短路线，使其不产生本振。由于置短路线，使其不产生本振。由于UHF有了有了两级中放，故两级中放，故UHF高频头可不对高放作要求高频头可不对高放作要求（0db增益）。增益）。由于由于UHF频率太高，改变回路的谐振频率频率太高，改变回路的谐振频率已无法用电感（圈数少，已无法用电感（圈数少，Q值低），故谐振值低），故谐振回路的谐振电感采用短于回路的谐振电感采用短于/4的短路线或的短路线或/4l/2的开路线，用改变电容的方法来改变谐的开路线，用改变电容的方法来改变谐振频率。振频率。短短路路线线：终终端端短短路路的的无无损损耗耗传传输输线线，当当其其长长度度满满足足l/4时时，其其输输入入阻阻抗抗为为一一感抗。感抗。开开路路线线：终终端端开开路路的的无无损损耗耗传传输输线线，当当其其长长度度l与与传传输输信信号号的的波波长长之之间间满满足足/4l/2时，其输入阻抗也为一感抗。时，其输入阻抗也为一感抗。为减小辐射损失，谐振回路采用同轴型为减小辐射损失，谐振回路采用同轴型传输线（谐振腔）。传输线（谐振腔）。开开路路线线在在0/4之之间间是是呈呈电电容容性性的的,所所以以在在开开路路线线的的另另一一端端再再加加接接电电容容C来来代代替替这这一一段段开开路路线线,于于是是开开路路线线谐谐振振器器的的内内导导体体长长度度又又被被缩短缩短,如图所示如图所示,l/4。谐振腔的耦合方式及集中参数等效电路谐振腔的耦合方式及集中参数等效电路各种耦合方式等效电路各种耦合方式等效电路 6.7 电调谐高频头电调谐高频头 优点：结构简单，可靠性高，寿命长，调谐优点：结构简单，可靠性高，寿命长，调谐方便，能实现自动控制。方便，能实现自动控制。一、变容二极管一、变容二极管 结电容变化范围较大的结电容变化范围较大的PN结二极管。结二极管。特点：工作在反偏压状态，当外加电压发生特点：工作在反偏压状态，当外加电压发生变化时，其结电容也随之改变。变化时，其结电容也随之改变。图图 6-3 变容管变容管2CB14 压控特性压控特性二、电子调谐原理二、电子调谐原理三、频道覆盖与开关二极管三、频道覆盖与开关二极管 频道覆盖系数定义为：Kf所以VHF：Kf UHF：KfKf 故要求电容覆盖系数(电容比)为：KC 故要求：VHF：Kc4.172=17.4 UHF：Kc22=4 由于实际电容二极管的变化比为由于实际电容二极管的变化比为 Kc18/3=6，故对故对VHF频道，变容二极管无法覆盖频道，变容二极管无法覆盖12个频道。个频道。解决方法：将解决方法：将112频道分为两个频段频道分为两个频段低频段：低频段：15频道，用频道，用VHFL 或或VL表示表示 Kf88/52.5=1.68 高频段：高频段：612 频道，用频道，用VHFH或或VH表示表示 Kf219/171=1.28 并通过开关二极管来切换线圈，达到并通过开关二极管来切换线圈，达到12频道全频道全覆盖的目的。覆盖的目的。四、电调谐基本回路四、电调谐基本回路 五、电调谐高频头框图五、电调谐高频头框图 本章到此结束本章到此结束