电视机高频头全频段覆盖电路的设计

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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

2、的技术。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（fp）和伴音高频信号（fs）变换成各

3、自固定的图像中频（fPI）和第一伴音中频（fSI）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。二、 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

4、外辐射小三、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： 式中：C0是偏压UR为零时的结电容，UR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（约几十欧），Q值很低，谐振电路不能

5、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，Cj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） 变容管的高频无载品质因数 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实现的，如图 三 所示。当R活动触电向上调节，则UR增加、Cj下降，从而调谐回路频率f0升高，实现

6、了调谐和选台。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、CN=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： 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： 式为电容覆盖系数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

7、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： 由可得，则变容管电容覆盖系数NC1=2.

8、82. 高频段（612频道）频率变比为： 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 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、VD2 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，VD1及VD2导通，L2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 图 五 开关二极管实现高低频转换原

9、路图图 五所示 D1变容二极管，C1、C2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，D2为开关二极管。在开关二极管的正极接有电源ED，ED是一个有4V到+12V变化的电压，当ED为+12V时，D2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，D2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

10、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