电视机高频头全频段覆盖电路的设计 -.doc

1、电视机高频头全频段覆盖电路的设计论文设计名称 电 视 机 原 理 专业班级 电子 1041 电视机高频头全频段覆盖电路的设计（长春工程学院 电信学院 电子 1041 ）摘要：高频头是电视机接收电视信号的门户。在高频头电路设计时，利用频率分段的方法，用电子开关（变容二极管）切换电感线圈来实现电视十二个频道的频率覆盖。关键字：高频头 变容二极管 电视机 频率电视是利用光电转换原理和无线电电子学方法，连续地实时地传送远处活动、静止景物的技术。随着电子技术的蓬勃发展，电视技术不仅在广播方面得到普及，而且广泛的应用倒各个科学领域：如计算机技术、交通、航天、军事等以及工业生产。现在电视技术已发展成为经典的

2、技术。再发展几年，电视机将必然被电脑等更功能强大的产品代替。但是作为学者，很有必要来研究一下这电视机的原理，文章将重点探讨电视机接收设备高频头。一、高频头的组成、作用、分类1、组成高频调谐器又叫频道选择器，俗称高频头。它一般有输入回路、高频放大器、本机震荡器和混频器等几部分组成。如图 一：图 一 高频头的组成框图2、作用（1）从接受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输出需要的电视频道节目；（2）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，并满足混频器索要的幅度；（3）通过混频器将图像高频信号（f p）和伴音高频信号（f s）变换成各自固

3、定的图像中频（f PI）和第一伴音中频（f SI）信号，然后在送到中频放大器在进一步放大。3、分类（1）根据转换方式分： 高频头分机械调谐跟电调谐两类。 机械调谐高频头：通过改变电感进行频道选择。 电调谐高频头：通过改变回路中电容进行频道选择。（2）根据工作频段分：有工作于甚高频（VHF）频段的 12 频道式高频头，有既能工作于甚高频，又能工作于特高频（UHF）频段的全频道式高频头。2、高频头主要性能要求（1）噪声系数小、功率增益高、放大器工作稳定（2）具有足够的通频带宽度和良好的选择性（3）与天线、馈线有良好的匹配关系（4）高放级应设有自动增益控制电路（5）本机震荡的频率稳定度要高，且对外辐

4、射小三、高频头的功能电路1、变容二极管及电子调谐基本原理如前所述，如果改变谐振回路的电感（如机械调谐）或改变电容（电子调谐） ，均可改变谐振频率 f0，使其在某电视频道的中心频率上，以实现转换频道和选台目的。高频头的各调谐回路中的可变电容器件都可采用变容二极管代替。变容二极管实质上就是一个结电容 Cj随外加反向偏电压变化范围比较大的 PN 结晶体二极管。根据理论分析，结电容可表示为： nRUC10j式中：C 0是偏压 UR为零时的结电容，U R为 PN 结上的直流偏压， 是 PN 结的扩散电位，n 为 PN 结附近杂质浓度决定的一个常数。工作中，变容管不允许工作在正向电压状态，否则其结电阻很低

5、（约几十欧） ，Q 值很低，谐振电路不能工作，所以必须工作在反向偏电压状态。由可见，变容管的结电容 Cj在零偏时最大，随外加负偏压的增大，C j将成指数下降。变容管的符号及压控特性（以变容管 2CB14 为例）如图 二所示。当偏电压从3V 变至30V 时，电容量有 18pF 变到 3pF，电容变比（即电容覆盖系数） 6NMcC变容管的高频无载品质因数RQj1式中，R 为体电阻，由 P 型和 N 型半导体材料决定，通常值小于 2。由 可见，反向偏压 UR越高，则 Cj越小，Q 值越高。反之则 Q 值就越低。如图 二图 二 变容二极管 2CB14 压控特性变容二极管外加负偏压的调节是靠电位器 R

6、实现的，如图 三 所示。当 R 活动触电向上调节，则 UR增加、C j下降，从而调谐回路频率 f0升高，实现了调谐和选台。CcjLRV20UE3+-图 三 电子调谐原路电路2、波段覆盖矛盾已知当变容管 2CB14 的 CM=18pF、C N=3pF，由式得，其电容覆盖系数（即电容变比）为 6。由于变容管用于调谐频率，因而最重要的是它的变化范围，而不是电容量的绝对值。由图 三 可见，谐振回路的频率为：j02121CLCLf jj 所以变容管 2CB14 的电容量从 CMAX变化到 CMIN时，谐振频率从 fMIN变到 fMAX， 使谐振回路频率最大变化：NMMINAXCLf21C式为电容覆盖系数

7、跟频率变比的关系以电视 VHF 频段为例，其最低频道中心频率为 52.5MHz，第 12 频道中心频为 219MHz，由公式可得比值为 4.17，而 2CB14 的比值为 2.45，显然 2CB14 变容管不能满足覆盖 VHF全波段的要求。假如在考虑到电路中不可避免地分布电容，如变容管的外壳电容及放大器输入、输出电容，这些电容均与变容管相并联，使得实际的电容比比 2.45 更小。 （在实际电路中，加入综合电容来解决电路中分布电容带来的影响，在以下分析计算中没有考虑分布电容的影响）3、实现全频段的电路设计综上所述，要实现全频率覆盖，需将 VHF 范围内的 12 个频道划分为两个波段，15频道为低

8、频段，612 频道为高频段。采用电子开关和开关二极管切换电感线圈，以便得到高、低两个频段。 （由于在第 5 频道与第 6 频道之间有一段大的频率间隔，留给调频广播和通讯用）由公式可得：低频段（15 频道）频率变比为：68.15.281MHzN由可得，则变容管电容覆盖系数 NC1=2.82.高频段（612 频道）频率变比为：28.1792z由可得，则变容管电容覆盖系数 NC2=2.82.这样，2CB14 就都能满足频率覆盖的设计要求。以下是两种设计电路：电路一:电子开关频段切换原理电路 如图 四VDL4CR他-v+S图 四 电子开关频段切换电路 当电源开关 S 接通4V 时，电子开关 VD1、V

9、 D2 截止，相当开路，这时初级回路电感为 L1 +L2 ，次级回路电感为 L3+L4，回路工作在 15 频道。当 S 接通+12V 时，V D1及 VD2导通，L 2及 L4被短路，则初级电感为 L1、次级回路电感为 L3，这时回路工作在612 频道，从而实现频段切换。电路二：开关二极管实现高低频转换原理图 如图 五 D1VC2LRErd-4v30A图 五 开关二极管实现高低频转换原路图图 五所示 D1变容二极管，C 1、C 2均为隔直或为旁路电容，由 D1的结电容和电感 L1构成调谐回路，D 2为开关二极管。在开关二极管的正极接有电源 ED，E D是一个有4V 到+12V变化的电压，当 E

10、D为+12V 时，D 2导通，把电感 L2短路，即有 D2及 C2交流短接低，这时谐振电路中只有电感 L1起作用，即由变容二极管的电容 CJ与 L1构成谐振回路，调节变容二极管的偏置电压 ER，可实现高频道（即 612 频道）的转换与调谐。当 ED为4V 时，D 2不通，电容 C2与 L2断开，因此 D2与 C2相当于没有接入一样，有 Cj与 L1+L2组成谐振电路，这时改变 ER可实现 15 频道的转换与调谐。两个电路中要求开关二极管正向导通电阻小于 1，以确保导通时的短路作用，要求其反向电阻大，并且反向结电容很小（小于 1pF） ，以保证 V 截止时的交流开路作用。总结通过对高频头全频段电

11、路的设计，从中学到了在课本上遇不到的问题及解决方法。让我认识到，实际可用的一个简单电路是要考虑很多因素的，而课本只是在理想条件下的。通过这次设计，我认识的了电视机基本原理和高频头的原理电路。电视机技术作为经典技术，在这基础上会发展很多的新技术，在未来，电视机将会被人们遗忘的，但是电视技术会通过一定的方法保留下来的。参考文献：1 李林和 主编 电视机原理与技术 西安：西安电子科技大学出版社， 1994.122 刘学达 编著 黑白电视机原理及电路解说 北京：科学技术文献出版社， 1992.23 徐洪水 陈存椿 编著 电视机原理与实践黑白、彩色和数字化电视 浙江：浙江大学出版社，1991.114 李薇 高福文 编著 电视机原理 北京：北京师范大学出版社， 1987.55 俞斯乐 主编 电视机原理 北京：国防工业出版社， 2005.8