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4.1 电视信号的接收原理 4.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器 4.3 高频调谐器 ※ 高频调谐器的功能及性能要求 ※ 高频调谐器的类型 ※ 电子调谐高频头 ※ 电视频道预置器

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4.1 电视信号的接收原理 4.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器 4.3 高频调谐器 ※ 高频调谐器的功能及性能要求 ※ 高频调谐器的类型 ※ 电子调谐高频头 ※ 电视频道预置器 - PowerPoint PPT Presentation


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第 4 章 广播电视 电视信号接收原理天线 及高频调谐器. 4.1 电视信号的接收原理 4.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器 4.3 高频调谐器 ※ 高频调谐器的功能及性能要求 ※ 高频调谐器的类型 ※ 电子调谐高频头 ※ 电视频道预置器. 4.1 电视信号的 接收原理. 伴音通道. 高频头. 视 放. 中频通道. 行场扫描. 图3-1黑白电视机方框图. 3.1 电视信号的接收原理. 3.1.1 黑白电视机电路框图及显像过程. 1.黑白电视接收机的方框图.

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Presentation Transcript
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第4章

广播电视

电视信号接收原理天线及高频调谐器

4.1电视信号的接收原理

4.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

4.3 高频调谐器

※ 高频调谐器的功能及性能要求

※ 高频调谐器的类型

※ 电子调谐高频头

※ 电视频道预置器

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4.1 电视信号的

接收原理

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伴音通道

高频头

视 放

中频通道

行场扫描

图3-1黑白电视机方框图

3.1 电视信号的接收原理

3.1.1 黑白电视机电路框图及显像过程

1.黑白电视接收机的方框图

黑白电视接收机整体电路结构可分为高频调谐器(高频头)、中频通道(中放)、伴音通道、视频放大(视放)、扫描电路和电源几部分。

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伴音通道

高频头

视 放

中频通道

行场扫描

图3-1黑白电视机方框图

4.1 电视信号的接收原理

1. 高频调谐器

天线接收到的高频电视信号首先进入高频调谐器的输入电路,由输入电路初步选择所需

的电视信号并馈送给高频放大级进行放大,放大后的高频电视信号与本机振荡器产生的正弦波一起送到混频器进行混频,并取出38MHZ的图像中频信号和31.5MHZ的第一伴音中频信号送入中频通道。

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伴音通道

高频头

视 放

中频通道

行场扫描

图3-1黑白电视机方框图

4.1 电视信号的接收原理

2.中频通道

  • 中频通道提供整机的主要增益,中频放大器增益受AGC电压的控制。
  • 放大后的中频信号送到视频检波器进行振幅检波,取出视频图像信号和6.5MHZ的第二伴音中频信号,送到预视放,从预视放输出的信号分成三路:
  • (1)馈送到视频输出级进行视频放大,得到幅度足够的视频图像信号,以激励显像管显示图像;
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伴音通道

高频头

视 放

中频通道

行场扫描

图3-1黑白电视机方框图

3.1 电视信号的接收原理

(2)取出6.5MHZ为中心频率的第二伴音中频信号送入伴音通道,经放大、限幅、鉴频,取出音频信号,再经低频放大和功率放大后激励扬声器发出声音。

(3)将视频信号送入行场扫描电路,由行场扫描电路分离出行场同步信号,分别去控制行场振荡器,使其振荡频率与发端同步。

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4.1 电视信号的接收原理

3.1.2 彩色电视接收机组成框图及信号接收过程

彩色电视是在黑白电视的基础上发展起来的,二者是兼容的。因此,黑白电视机所具备的功能彩色电视机完全具备。所不同的是彩色电视机还必须具有对色度信号的处理功能,所以彩色电视机的电路结构在黑白电视机的基础上又增加了色度信号解码器电路,如图3-2所示。

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亮度通道

解码矩阵

色度通道

伴音通道

行场扫描

高频头

中频通道

图3-2彩色电视机方框图

3.1 电视信号的接收原理

彩色电视机的高频调谐器,中频通道、伴音通道、扫描电路与黑白电视机相同,仅仅是要求不同。

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亮度通道

解码矩阵

色度通道

伴音通道

行场扫描

高频头

中频通道

图3-2彩色电视机方框图

3.1 电视信号的接收原理

彩色电视机视频检波输出的信号分成四路:

① 取出第二伴音中频信号送入伴音通道,经处理后激励扬声器发出声音。

② 亮度通道相当于黑白电视接收机中的视频放大部分,彩色电视机对亮度信号的要求高得多,处理过程也比黑白电视复杂。

③ 送到色度通道,色度解码器解调出三个色差信号,三个色差信号与亮度信号Y在基色矩阵电路中合成三基色信号,经放大后控制彩色显像管显示彩色图像。

④ 行场扫描电路与黑白电视基本相同

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亮度通道

解码矩阵

色度通道

伴音通道

行场扫描

高频头

中频通道

图3-2彩色电视机方框图

3.1 电视信号的接收原理

彩色电视机视频检波输出的信号分成四路:

① 取出第二伴音中频信号送入伴音通道,经处理后激励扬声器发出声音。

② 亮度通道相当于黑白电视接收机中的视频放大部分,彩色电视机对亮度信号的要求高得多,处理过程也比黑白电视复杂。

③ 送到色度通道,色度解码器解调出三个色差信号,三个色差信号与亮度信号Y在基色矩阵电路中合成三基色信号,经放大后控制彩色显像管显示彩色图像。

④ 行场扫描电路与黑白电视基本相同。

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3.2 电视接收天线

馈线及阻抗变换器

3.2 电视接收天线

馈线及阻抗变换器

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

3.2.1 电视接收天线

电视接收天线的作用是接收空间电视信号,并使它有效地输入到电视接收机。

电视接收天线的类型、性能、安装与馈送方式,

都会直接影响电视图像与伴音的质量。下面先来讨

论衡量各种天线好坏的性能指标。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

1. 天线的技术指标

(1) 增益

天线的增益是指在最大接收方向上接收到的信号电压

(或功率)与基本半波振子天线(见第2节)在相同位置接收到的

信号电压(或功率)的比值。天线增益说明接收能力强弱,在

远离电视台的地方由于信号较弱,应尽量选取高增益天线,提

高电视信号质量。

(2)方向性

天线对不同方向的信号具有不同的接收能力,称为天线的

方向性。如图3-3画出了常用的基本半波振子天线和二单元折合

振子天线的方向图。

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(b)二单元折合振子天线

图 3-3 天线方向图

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

基本半波振子天线

由图可见,水平放置的基本半波振子天线,并不是对任何方向来的信号都能同样接收的,实验表明,当信号电波的传送方向与水平放置的半波振子天线互相垂直时,接收到的信号最强,其它方向则较弱,当信号电波的传送方向与天线平行时,天线就会完全收不到。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

(3)输入阻抗

天线的输入阻抗,一般指天线处于谐振状态时的纯电阻值。

(4)通频带

单频道电视天线通频带最少应在 8MHZ以上,多频道电视天线

通频带应能覆盖所有接收频道。天线通频带与制作天线的导体材

料直径有关。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

2. 电视天线常见形式

(1)单频道天线

单频道接收天线的几何尺寸是针对某一电视频道而设

计的,对该频道的信号处于谐振状态,因此,增益最高,

而对其他频道的信号失谐严重,增益很低。常用的单频道

天线有以下几种。

① 半波振子天线

半波振子天线谐振于接收频道的中心频率,故称为谐

振天线。天线振子的总长度是欲接收频道中心频率波长的

一半(λ/2),因此又称为半波振子天线。

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v

i

λ/4

λ/2

(a)基本半波振子天线

(b)半波振子天线等效电路

图3-4 半波振子天线及等效电路

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

如图3-4(a)所示,两臂分别等于λ/4波长。半波振子天线的等效电路如图3-4(b)所示。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

半波振子天线的实用形式如图3-5(a)所示,两直导线的中间端点相距50~80mm,以两中间端点为馈电点,叫做中心馈电法。由于两馈电点对地电容相等,所以称这种天线为平衡式天线。这种天线的输入阻抗近似为75Ω。

50~80mm

由于这种天线的结构简单,经常用作评价其他形式天线好坏的参照天线,增益定义为1,只适用于离电视台较近的室外使用。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

折合式半波振子天线简称折合振子天线,也是一种最简单最基本的接收天线,其结构如图3-5所示。

折合式半波振子天线是由一根金属管弯曲而成,其总长度也是λ/2。它可以看成两个半波振子天线并联而成,也是一种谐振式天线,其谐振频率方向性与半波振子相同。

50~80mm

所不同的是它的输入阻抗为300Ω,天线通频带比半波振子天线宽,且增益为1.64。因此目前电视机中使用的室外天线大duo是这种天线。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

折合振子天线的中点对两馈电点之间的电容相等,处于交流零电位,因而可以不加绝缘直接与金属天线竖杆连接固定,如果金属天线竖杆接地时,整个天线系统自然就有了防雷作用。这是折合振子天线的一大特点。

50~80mm

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

(2)多频道及全频道天线

拉竿天线是一种长度可伸缩的天线,使用时,天线拉出的长度约等于被接收频道波长的1/4,相当于半波振子的半个臂,因此其输入阻抗为75Ω。在接收电视节目时,拉竿天线的方位、取向甚至长度都要根据具体情况进行调整,以达到最满意的接收效果。

① 拉竿天线(或称鞭状天线)

拉竿天线通常是直接带在电视机上的,如图3-6所示。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

② 圆环天线

  • 圆环天线是收看UHF波段电视节目的一种比较理想的室内天线,它的最大特点是结构简单,覆盖频道多。外形如图3-6 (b)所示。

UHF频段适合使用圆环形天线。

因为UHF频段各频道相应的中心波长为63. 3~31.5厘米,其波长比较接近,如果采用拉竿天线接收,天线长度将会很短,不利于接收,因此,适合使用圆环形天线。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 圆环天线的长度如果按UHF频段平均的中心波长来制作,可以覆盖整个频段。环形天线的增益也小于1,阻抗为300Ω。
  • 环形天线自制容易,可选用8~20毫米的铝管或铜管,按所需长度截取弯成圆环,

两管头对合处留50毫米的距离,并作为馈电点。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

③ 羊角天线

羊角天线是基于基本半波振子天线的一种设计。结构如图3-6 (c)所示。增益大于1,阻抗为75Ω。其使用方法同拉竿天线一样,可以随意转动方向和改变两臂的长度、夹角,适用于室内接收不同频道的电视节目。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

④ 定向天线

  • 定向天线又叫做引向天线,它是由一个有源半波振子单元和多个无源辅助振子组成。如果在有源振子前方加一个引向器,后方加一个反射器,就组成了一个三单元定向天线;加三个引向器就组成了一个五单元定向天线,如图3-7(a)、(b)所示。
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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

④ 定向天线

  • 图中L为折合式振子,通常称为天线的有源振子,它是天线的主要组成部分,其长度接近接收频道波长的一半;
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

④ 定向天线

  • L1称为反射器,它的长度比折合振子要长一些,其作用主要是反射非接收频道的信号和某些干扰信号,安装时它和电视台方向相反;
  • L2、 L3、L4都称为引向器,它的长度比折合振子稍短一些,其作用是提高天线的接收灵敏度。安装时它指向电视台的方向。
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 在有源振子前面增加引向器的个数可以显著地提高天线增益,在有源振子后面增加反射器的个数却不能明显改变天线增益,所以,多单元定向天线都是由一个有源半波振子、一个无源反射器和多个无源引向器组成。虽然引向器增加可以提高天线增益,但也不能无限制地增加引向器个数。
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 引向器的增多会使天线通频带变窄,输入阻抗降低,过多增加引向器对提高增益作用也不明显。
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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 低频道由于天线尺寸比较大,过多增加引向器会使天线体积太大,增加天线架设难度。
  • 通常VHF波段天线多采用三单元、五单元或七单元形式。
  • UHF波段天线通频带富裕量大,引向器增加对电视信号无影响,可以有效地提高天线增益。远距离接收时,引向器用到10~15个。
  • 在干扰较强的地区可以使用平面形反射器,提高抗干扰能力。
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 定向天线一般采用直径10~20mm的金属管来制作,常用重量轻,耐腐蚀的铝管,使用铜管效果更好,但价格贵,铁管也可以,但效果差。折合振子管轴之间的距离80mm,开口尺寸为50~80mm。
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 引向器和反射器的连接参看图3-7所示。它们固定在一根金属横杆上,由于折合振子没有断开,一侧管子中点是零电位,可以把这点固定在任何金属支架上,而不需要绝缘。
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L2

L3

L2

L4

L1

L1

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 同样,引向器和反射器的中点也不必绝缘。
  • 上述定向天线的阻抗都是300Ω。可以直接用300Ω的扁馈线连接。
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电视台方向

750

580

240

850

347

45º

225

1600

单位: 毫米

图 3-8 四单元宽频带V形天线

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

⑤ VHF波段V形宽带天线

  • 图是一个四单元VHF波段V形天线。天线有源振子由两个V形导体对顶放置组成,其张角为45º, V形导体顶点作为馈电点需要与金属天线横杆保持绝缘,所以V形有源振子需要固定在电木板或厚有机玻璃板上,然后再固定在天线横杆上。
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电视台方向

750

580

240

850

347

45º

225

1600

单位: 毫米

图 3-8 四单元宽频带V形天线

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 天线使用一个引向器,一个高频道反射器和一个低频道反射器,都直接安装在天线横杆上。此天线VL波段增益约3dB,VH波段增益约4~6dB。天线的输入阻抗为300Ω,可以直接用扁馈线连接。
  • 此天线VL波段增益约3dB,VH波段增益约4~6dB。天线的输入阻抗为300Ω,可以直接用扁馈线连接。
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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

⑥ 全频道天线

  • 全频道天线是在水平固环上加一羊角天线组成,如图3-9所示,适合于信号较强的市区作室内天线使用。适当地调节羊角天线,可以接收VHF及UHF的电视信号。这种天线的阻抗为300Ω,可直接插在电视机300Ω的天线输入插孔上。

⑥全频道天线

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

3.天线的安装

  • 电视天线的优劣直接影响电视图像的质量,在安装电视天线时应根据接收位置和与电视台距离的远近,选择天线的形式和架设高度。
  • 安装电视天线时应注意以下事项:

(1)尽可能提高天线架设高度,并保证天线准确指向电视台方向,这是获得良好的电视信号所必须的。在环境复杂和偏远的地区及楼房建筑密集的城市环境中,由于空间电场分布复杂,天线高度和方向必须用实验确定,以取得最佳效果。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

(2)天线安装地点要远离干扰源和反射物,如避开大型金属物或大型电力设备、电力输电线路,特别要注意远离高压线路。尽量远离主要交通干道,避开车辆点火器产生的电火花干扰。在遇到有雷达和其它通讯设备干扰时,应仔细调整天线的方向。在调整天线方向作用不明显时,可以采用定向天线或使用抗干扰滤波器。

(3)在楼顶架设天线时,天线与楼顶的距离应大于电视电波的波长。如果几付天线安装在一个楼顶上,按电视台的方向左右两付天线之间的距离应大于5米,前后两付天线之间的距离应大于10米,尽量避免两付天线前后架设。如果两付天线安装在一个天线竖杆上,上下两付天线的高度差要大于电视电波λ/2。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

(4)力求缩短馈线长度。使用扁馈线时每隔半米扭转一次降低干扰电平。扁馈线由天线引下应远离金属天线杆,避免将扁馈线固定在墙壁上,防止对电磁波能量的吸收。

(5)根据当地风力大小设计天线的强度,天线和馈线的连接也要采取防雨措施,防止氧化锈蚀接触不良,保证天线电特性稳定。

(6)为了保证安全,室外天线必须安装避雷装置。避雷针与天线零电位点相连,借助于金属天线竖杆直接接地。如天线竖杆是非金属的,则需另加接地线。接地要可靠,不允许使用自来水管道或暖气管道接地。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

3.2.2 传输线与阻抗变换器

1. 传输线(馈线)

传输线也叫做馈线,它的主要任务就是将天线感应到的高频电视信号输送到电视接收机的输入端。

  • 常用的馈线有75Ω的同轴电缆
  • 300Ω的扁平馈线

75Ω的同轴电缆

300Ω的扁平馈线

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

  • 电视机的输入阻抗为75Ω,因此,一般国产电视机都备有300Ω平衡输入插孔,75Ω不平衡输入插孔。
  • 300Ω平衡输入插孔内接阻抗变换器,将300Ω平衡输入转换成75Ω不平衡输入。
  • 因为天线与馈线以及馈线与电视接收机之间,都应良好地匹配,即二者的阻抗应该一致。
  • 300Ω的天线,就应配用300Ω的对称扁平型的馈线,接入电视接收机300Ω平衡输入插孔。
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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

如果天线是75Ω,就要用图 所示的同轴电缆馈线,直接接到电视接收机的75Ω不平衡输入插孔。同轴电缆馈线的特点是损耗小,抗干扰能力强,适用于远距离传送。

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λ/4

主引入电缆

3-11 线段匹配法连接图

3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

如果300Ω的天线使用同轴电缆传输,就应先将300Ω天线变换为75Ω。变换的方法如图3-11所示。用一段长度为半波长的同轴电缆,做成“U型弯管”,其芯线分别与天线开口处相联,而其金属屏蔽层则和引下来的电缆线的蔽屏层相联。引下来的电缆线的芯线可以和任何一端天线臂相联。这样“U型弯管”就将300Ω天线变为了75Ω输出了。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

2. 阻抗变换器

由于电视机的高频头输入阻抗为75Ω,如果用300Ω的扁馈线,就要从电视机后面300Ω的插孔接入,因为300Ω插孔的内部接了一个阻抗变换器。

(1) 阻抗变换器的作用

① 将300Ω的阻抗转换成75Ω。

② 平衡不平衡变换。所谓平衡,直观地说就是 传输线两端都不接地,或者说两端对地的电容都相等;

不平衡指两端都接地。

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

(2) 结构及阻抗变换原理

  • 常用阻抗变换器的结构如图所示。
  • 高频双孔磁芯上用单股塑包铜线,双线并绕3~4匝而成,四个绕组匝数完全相同,如果将B和C相接并接地,Aˊ和

300Ω

75Ω

Cˊ相接并接地。Bˊ和Dˊ相联时,由A、D端看相当于四个绕组串联,阻抗是300Ω;

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3.2 电视接收天线、馈线及阻抗变换器

而由AˊBˊ端或CˊDˊ端看相当于四个绕组两两并联,其阻抗是75Ω,变换比为4︰1,因此图3-12(c)既完成了300Ω到75Ω的阻抗变换又完成了平衡不平衡的变换。

300Ω

75Ω

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3.3高频调谐器

3.3高频调谐器

3.3高频调谐器

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3.3 高频调谐器

3.3.1 高频调谐器的功能及性能要求

1.高频调谐器的功能、组成及各部分的作用

(1)功能

高频调谐器又称高频头,其功能:

① 选频:从天线接收到的各种电信号中选择所需要的电视信号,抑制其它干扰信号。

② 放大:将选择出来的高频电视信号(包括图像信号和伴音信号),经高频放大器进行放大,以提高灵敏度。

③ 变频:将放大了的高频电视信号和本振信号一同送入混频器,差拍形成固定的图像中频信号和第一伴音中频信号,然后再送到图像中频放大电路。

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天线

高频电视信号

图像中频信号(38MHz)

伴音中频信号(31.5MHz)

本振信号

输入回路

高频放大器

混频器

图 3-13 高频调谐器的组成框图

本机振荡器

3.3 高频调谐器

(2)组成及各部分的作用

① 高频调谐器的组成框图

高频调谐器通常由输入回路、高频放大器、本机振荡器和混频器四大部分组成

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天线

高频电视信号

图像中频信号(38MHz)

伴音中频信号(31.5MHz)

本振信号

输入回路

高频放大器

混频器

图 3-13 高频调谐器的组成框图

本机振荡器

3.3 高频调谐器

对接收频道的电视信号不失真地选择放大

② 各部分的作用

初步选择欲接收的电视信号

将高频放大器输出的高频电视信号和本机振荡器输出的本振信号进行混频,选出其差频信号作为中频信号输出。

产生比收到的射频信号高一个中频(38MHZ)的正弦波信号

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3.3 高频调谐器

2. 高频调谐器的性能要求

(1) 具有足够宽的通频带和良好的选择性

  • 通频带内尽量平坦;不平坦度应小于10%(黑白电视小于20%)
  • 通频带外迅速衰减;

在-3dB处带宽为8MHZ,-6dB处,带宽11MHz

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3.3 高频调谐器

  • 抑制镜频(比本振频率高一个中频)干扰;
  • 削弱邻频的干扰。
  • 曲线应具有双峰特性,高频电视信号图像载频fP和伴音载频fS分别处于两个峰顶。
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3.3 高频调谐器

(2) 高频头输入阻抗与馈线,天线匹配要良好

由天线接收的高频电视信号,通过馈线送到高频头的输入端,高频头的输入阻抗就是馈线的负载。所以,要求高频头的输入阻抗和馈线的特性阻抗要匹配。否则,信号在馈线的终端要产生反射,在荧光屏上出现重影,使图像清晰度下降,色度失真等。

(3) 增益要尽量的大

为了提高电视机整机信噪比,整个高频调谐器的增益要达到26dB。要求高频放大器有20dB,混频器有6dB。

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3.3 高频调谐器

(4) 本机振荡频率要稳定

本机振荡频率不稳定使图像中频载频、色度中频载频和伴音中频载频偏离中频特性曲线的最佳位置,色度信号过强或者过弱而消色,伴音信号过强干扰图像或者过弱而无声。因此要求彩色电视机本机振荡器必须设置AFT电路,随时自动纠正本振频率的漂移,而黑白电视机可以不设AFT电路。

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3.3 高频调谐器

(5) 具有自动增益控制(AGC)功能

AGC功能是指放大器增益随输入信号的强弱而进行自动调节的能力。高频放大器应具有延迟AGC功能。延迟AGC是指电视信号强度达到某一电平之前,高频放大器AGC不被控制,保持最高增益状态,在电视信号强度超过一定范围时,高频放大器AGC起控,再加上中频放大器的控制能力,保证接收机能够稳定接收。高频放大器AGC控制范围应不小于20dB。

slide58

VHF和UHF是独立的( V头、U头)

UV一体化

3.3 高频调谐器

3.3.2 高频调谐器的类型

  • 机械高频调谐器
  • 电高频调谐器

根据调谐

方式的不同

组成框图:

slide59

机械高频调谐器

按谐振回路调谐方式的不同, 高频调谐器可分为机械调谐式和电子调谐式两种。机械调谐式高频调谐头又分为VHF(1~12频道)高频头和UHF(13~68频道)高频头。

目前,大多数黑白电视机采用机械式高频头,只有少数进口黑白电视机采用电子调谐式高频头;而彩色电视机都采用电子调谐式高频头。 

电子调谐式高频头又分为普通全频道电子调谐器及全增补电子调谐器。

slide79

2. 中频抑制电路

图 4 - 4 几种常见的中频吸收电路

slide80

(1) 选频

3.输入选频回路

式中:

slide82

(2) 保证选择性且完成阻抗匹配

输入回路选择性好坏可由其有载品质因数Qfz的大小来衡量。Qfz越高,回路选择性越强。 其中,Qfz=R0’/2πf0L。由此可知,欲想有较高的Qfz,输入回路两端的等效电阻R0’值必须很大,而R0’=1/(1/Rc+1/Rsr)。 实际上,由于天线内阻Rc(75Ω)及高放管工作时输入阻抗Rsr(100~250Ω左右)都较小,当它们并接在输入回路两端时,势必造成R0’很小,导致选择性变差。

slide83

为此将电感L抽头与天线信号源相接, 利用变压器阻抗变换关系:

使信号源内阻折合到回路两端电阻变大。 再利用电容分压的阻抗变换关系:

slide84

2. 高频放大器基本原理电路

(1) 直流偏置

图 4-6 高频放大器基本电路

slide85

(2) 输出回路

图 4-7 双调谐回路的谐振曲线

slide86

(3) 中和电路

图 4-8 中和原理

slide87

4.2.3 本机振荡器

1. 对本机振荡器的主要要求

② 本振频率必须可以微调,以使本振频率能准确地调谐,获得最佳接收效果。其频率微调范围一般为±1.5~±5MHz。

③ 本振电容对外辐射要小。一般本振信号幅度为100~200mV,且需将整个高频头用金属外壳屏蔽。 

④ 本振输出波形要良好,谐波成分要小,以防止产生较多的组合频率干扰。

① 振荡频率稳定度高,电压和温度漂移小。

slide88

4.2.5 高频调谐器实例分析

图 4-14 KP12-2高频头电路图

slide89

2. 本机振荡器基本原理电路

图 4-9高频头本振电路

(a) 电路; (b) 交流等效电路

slide92

4.2.4 混频器

1. 对混频器的主要要求

① 混频功率增益要大。一般混频器输出的中频功率与输入的高频信号功率之比应大于10~20dB。 

② 应具有良好的选择性和较小的噪声系数。为了减小其它干扰信号进入中频放大器,混频器必须具有良好的选择性。为此,输出端通常采用中频双调谐电路。由于混频器处于信道前部,故要求本身噪声系数小。

slide94

图 4-12 混频原理图

(a) 二极管混频; (b) 三极管混频

slide96

2. 混频器的基本电路

图 4-10 混频器的基本电路

slide99

3.3 高频调谐器

  • 机械高频头目前已很少使用,取而代之的是U/V一体化的电调谐高频头。电调谐高频头从电路工作原理和完成的功能方面和机械高频头大同小异,重大区别在于电调谐高频头中,采用了变容二极管完成调谐任务,采用了开关二极管完成频段切换任务。因此,电调谐高频头机械触点少或没有触点,延长了寿命,并具有便于遥控、数控以及频道预选等一系列优点。

图 3-16 变容二极管外形及特性

slide100

3.3 高频调谐器

3.3.3 电子调谐高频头

1. 电子调谐原理

电调谐式高频调谐器的调谐元件是变容二极管。与普通二极管相似,变容二极管有一个PN结,存在结电容,不过变容二极管工作在反偏状态下,其电容变化范围较普通二极管大得多。

如果将变容二极管接入谐振回路,作为可变电容,改变变容二极管上 的反向电压(调谐电压)就可以实现回路的调谐。

(1)变容二极管与电子调谐

① 变容二极管

slide101
② 电子调谐原理

滤波电容

隔直流电容

隔离电阻

变容二极管Cj、电感L

组成调谐回路

滤波电容

3.3 高频调谐器

slide102

3.3 高频调谐器

  • 谐振频率f0

改变调谐电压VT,Cj的结电容随之变化,就可改变回路的谐振频率f0。

调谐电压一般为0~33伏,其结电容Cj可以在3~18pF之间变化。

  • 电容覆盖系数

电容的最大值和最小值之比称电容覆盖系数,用KC表示。

slide103

3.3 高频调谐器

当L一定时,改变加到变容二极管上的反向电压,谐振频率f0

最大为:

KF=≈2.45。

最小为

最小为

最小为:

最大为和最小比值称频率覆盖系数,用KF表示

  • 频率覆盖系数
slide104

3.3 高频调谐器

KF=

≈2.45

而我国电视标准规定,VHF波段的1频道图像载频为49.75MHZ,12 频道的图像载频为216.25MHZ要求频率覆盖系数应为 

KF=

≈ 4.4

slide105
可见目前变容二极管的电容比Kc还达不到这个数值,因此,采用开关二极管切换频段的办法,将甚高频(VHF)的12个频道划分为两个频段,即1~5频道为低频段,(中心频率52.5~88 MHZ)用VL表示;6~12频道为高频段(中心频率171~219 MHZ)用VH表示,这样两个频段的频率覆盖系数分别为

3.3 高频调谐器

≈1.7

≈1.3

slide106
显然,这就解决了变容二极管电容比小的问题,实现了1~12频道的覆盖。

对于UHF波段频率范围为470~958MHZ,其频率覆盖系数为K3=958/470≈2.0 可见变容二极管是完全可以覆盖的。

我国现有的电视机使用的电调谐式高频调谐器都是按1~5、6~12、13~68频道三个频段来调谐的。

3.3 高频调谐器

slide107
(1) 开关二极管与频段切换

① 原理电路及各元件的作用

图3-18是用开关二极管切换频段的电调谐回路

原理图。与图3-17相比只是将电感分成了两部分

L1、L2,增加了一个

开关二极管DK、

频段切换电压VL(+12V)、

VH(-4V)、滤波电容C4,

其作用是在频段切换

电压VL和VH的控制下

完成频段切换。

3.3 高频调谐器

+12V

-4V

slide108
② 工作原理

当开关k接+12V时,开关二极管DK截止,调谐回路中的电感量为L=L1+L2,调节调谐电压VT可选择1~5频道,此时称为低频段。

当开关K接-4V时,DK导通,L2被电容C4短路,调谐回路中的L=L1,电感量减小,调节调谐电压VT可选择6~12频道,此时称为高频段。

3.3 高频调谐器

slide109
电子调谐器种类很多,国产彩色电视机常见的有TDQ-1、TDQ-2、TDQ-3。分别对应日本的ET543、松下ET-17C、夏普VTS-7ZH7。本节以NC-ⅡT机芯使用的VTS-7ZH7框图(TDQ-3)为例,介绍其工作原理。VTS-7ZH7型高频调谐器的结构和性能与国产TDQ-3型高频调谐器完全相同,它们之间可以直接代换。其实际电路如附录Ⅱ所示。

3.3 高频调谐器

2. VTS-7ZH7型电子调谐器

slide110

3.3 高频调谐器

(1)组成框图

图3-19 VTS-7ZH7型电子调谐器方框图

slide111
(2)端口功能

① 天线:电视信号输入端。其输入阻抗为75Ω,因此,如果天线和馈线的阻抗是300Ω,与之不匹配,在接入此插口之前,要接一个阻抗变换器,其作用是将300Ω平衡输入变换成75Ω不平衡输出,以便实现天线、馈线、输入电路之间的良好匹配。

② IF:中频信号输出端。此端输出38MHZ的电视图像信号和31.5MHZ的电视伴音信号。它的输出阻抗也是75Ω。

3.3 高频调谐器

slide112
BL、BH、BU:BL、BH、BU为VL、VH、U频段的直流工作电压输入端。3个频段的转换是靠控制BU、BH、BL的电压来实现的。由于电视机在工作时,3个频段只允许有一个频段工作,因此BL、BH及BU三路电源中,也只有一路供电,其余二路开路,如表3-1所示。

3.3 高频调谐器

slide113
④ VT :VT为调谐电压。调谐电压VT同时加在U、V频段各自的输入、高放与本振共6个谐振回路的变容二极管上,通过改变变容二极管的反向电压来改变其电容的大小,以实现对不同频道调谐的目的。在不同的频段,每个频道都对应一个具体的VT电压的数值。

⑤ BMVHF、UHF频段的12V公共电源。由于VHF的混频器兼作UHF的中放,故该级电路在VHF和UHF频段均须工作,为此必须给一个公共电源,这个电源不论VHF或UHF工作都须供电。

3.3 高频调谐器

slide114
AFT:AFT为振荡器的自动频率微调控制电压输入端。为保证高频头的变频级本振频率的稳定度,特增加了自动频率微调电路。AFT微调信号来自后面的中放电路。当中频偏离时,中放电路中的鉴频器产生误差电压,用此电压去改变高频头本振电路中变容二极管的电容,以改变本振频率,使之保持稳定。

⑦ AGC:高放自动增益控制直流电压输入端。此电压来自于后面的中放。由于从天线接收到的电视信号强度相差很大,当天线输入的信号达到某一数值时,中频放大器的增益先受到控制,当中频放大器的自动增益控制超出一定范围时,高放自动增益控制电压幅度增加,通过高频头的AGC端口,送入高频放大器,用于控制高频头高放器的增益,因此,高放自动增益控制又称电平延迟式AGC(RF AGC)。

3.3 高频调谐器

slide115
每一根进出线穿过的电

容,称为穿芯电容,它是高

频头屏蔽壳的进出孔形成的

分布电容,起到一个高频滤

波的作用。

(3)外形图及外部接口

示意图.

VTS-7ZH7型电子调谐器

的外部接口示意图如图3-

20所示,内部电路见附录Ⅱ。

3.3 高频调谐器

slide116
1. 功能

⑴ 产生VL、VH、U频段的直流工作电压BL、BH、BU及调谐电压VT。

⑵ 设置AFT开关.

3.3 高频调谐器

3.3.4 电视频道预置器

2. 组成

频道预置器实际上是一种电子选台装置,其种类和电路形式较多,有机械式、电子式,触摸式、红外线遥控等。用得最多的是红外线遥控形式的频道预置器,其框图如图3-21所示。

slide117

3.3 高频调谐器

VL、VH、U频段

的直流工作电压BL、

BH、BU由频段译码器

M54573L提供,调谐

电压VT由微处理器

M50436-560SP提供。

结构和工作原理虽然

大不相同,但功能是

一样的,详细工作原

理见第X章。

slide118

用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BL

AFT

BM

波段

12V

75

30V

5.6K

调谐

10K

100K

AGC

6.2K

BT-3C

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BM

BL

AFT

波段

12V

75

30V

4.7K

5.6K

调谐

100K

8.2K

6.2K

  • 原理

用扫频仪产生的电压信号代替高频电视信号送入高频放大器的输入端,由于扫频频信号带有频标,可以清楚的显示出高频放大器及高频调谐器总特性。

图 2-1-1 高频调谐器实验电路

扫频信号

频率特性测试仪(扫频仪)

slide119

用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BL

AFT

BM

波段

12V

75

30V

5.6K

调谐

10K

100K

AGC

6.2K

BT-3C

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BM

BL

AFT

波段

12V

75

30V

4.7K

5.6K

调谐

100K

8.2K

6.2K

  • 方法

(1)高频放大器的频率

特性的测量

将扫频电压信号送入高频调谐器天线输入端,检波探头接高频放大器输出端(TP点),荧光屏显示高频放大器的频率特性。

图 2-1-1 高频调谐器实验电路

扫频信号

频率特性测试仪(扫频仪)

slide120

用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。用扫频仪测量高频放大器频率特性及高频调谐器总的频率特性曲线。

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BL

AFT

BM

波段

12V

75

30V

5.6K

调谐

10K

100K

AGC

6.2K

BT-3C

1000P

TP

IF

BU

BT

BH

AGC

BM

BL

AFT

波段

12V

75

30V

4.7K

5.6K

调谐

100K

8.2K

6.2K

  • 方法

(2)高频调谐器总的

频率特性的测量

扫频电压信号接法不变,检波探头接混频器输出(虚线所示) ,荧光屏显示高频放大器与混频器的综合特性,即高频调谐器的总频率特性。

图 2-1-1 高频调谐器实验电路

扫频信号

频率特性测试仪(扫频仪)

slide121
3-1 画出彩色电视接收机的方框图,说明各部分的作用?

3-2 画出全波振子天线的等效电路。

3-3 阻抗变换器的作用?

3-4 天线、馈线与高频头输入回路的阻抗若不匹配,接收

机会出现什么症状?为什么?

3-5 馈线的长度影响其阻抗吗?

3-6 画出高频调谐器原理框图,并说明各部分的作用。

3-9 简述电子调谐器的工作原理?

思考题与习题

slide122
3-10 哪种电子调谐器应用最广泛?端口处有哪些引脚?在正

常工作时电压各是多少?

3-11 简述电子节目预置器频道预置的过程。

3-12 电子调谐器的常见故障有哪些?如何测量?如何排除故

障?

3-13 安装、调试、修理UHF调谐器时应注意什么?

3-14 为什么有的电视机的天线麻手?

思考题与习题

slide127

4.3.2 电子调谐器电路分析

图 4 – 17 调谐器(VTS-7ZH7)电原理图

slide128

1. VTS-7ZH7方框图

图 4-18 VTS-7ZH7方框图

slide129

(4) 高放电路

图 4-19 VHF频段高放电路

slide130

3. UHF电路

(1) 高通滤波器

高通滤波器由C32、C33和L14组成。其作用是从天线输入的信号中取出UHF信号,并阻止VHF信号进入高通滤波器。 

(2) 输入回路

输入回路由C1、CT1、C34、L2及变容二极管D1组成。UHF信号经高通滤波器,由L1耦合至输入回路,进一步选定信号后送高放电路放大。

slide131

(3) 高放电路

图 4-20 UHF频段高放电路

slide132

(4) 混频电路

图 4-21 UHF频段混频电路

slide133

2. 频道预置器的组成

图 4-22 电位器式频道预置器原理图

slide134

4.4.2 频道预置器实例分析

1. 频段选择

图 4-23 实际频道预置器电路

slide135

4.5 高频调谐器常见故障分析

4.5.1 彩色电视机中常见的电子调谐器

1. 电子调谐器外形及引脚功能

图 4-24 TDQ-1型电子调谐器外形图

slide139

国内彩电使用的电子调谐器基本上是引进日本的生产线, 因此它们有共同的性能: 

① 电源电压为12 V±5%; 

② AFT电压为6.5±4 V; 

③ 调谐电压范围一般在0.5~30 V,能满足VL、VH及U频段的频道调谐电压需要;

④ AGC电压范围一般在0.5~7.5 V,属负向AGC方式。即外加的AGC电压越高,高放级放大增益越大。

slide140

2.调谐器的外特性

(1) 调谐器电源电压BM

调谐器电源电压BM的输入,在不同型号的调谐器上引出脚编号虽不同,但其电压值均为+12 V。此电压供给调谐器内部各晶体管和场效应管作为直流工作电压。只要电视机电源一接通,无论它是工作在什么频段、什么频道,此脚上均应有正常的工作电压;否则将出现所有频道均无图像、无伴音的故障现象。

slide141

(2) 频段切换电压

频段切换是靠切换调谐器有关引脚上的电压来实现的。以TDQ-3型为例,BL、BH及BU三个引脚中,同一时刻只能有一个引脚接上+12 V。当BL=+12 V,BH、BU为0V时,可接收VL频段(1~5频道);当BH=+12 V,BL、BU为0V时,可接收VH频段(6~12频道);当BU=+12 V,BL、BU为0V时,则可接收U频段(13~68频道)。 

频道切换的实质是通过改变调谐器有关引脚(BL、BH和BU)的电压,以改变调谐器内部开关二极管的导通和截止,从而等效地切换了谐振回路中的电感线圈。 

需要强调的是:无论是工作在VHF频段还是工作在UHF频段,调谐器的电源电压BM应始终为+12 V。切换频段时仅仅是让+12 V分别加到BL、 BH和BU脚上而已。

slide142

(5) 自动增益控制电压(AGC)

现在生产的电子调谐器,其高放管普遍采用了双栅MOS场效应管,因此,其高放AGC电压的动态范围较大,而且都是采用反向AGC控制方式。静态时或外来信号较弱时,AGC引脚端的电压为7.5V。当外来信号过强时,高放AGC起控,图像中频通道送到电子调谐器AGC电压端的电压值开始降低, 使高放双栅MOS管的电压增益下降,达到自动增益控制之目的。当外来信号很强时,高放AGC端电压可能会下降到零点几伏。

slide143

(4) 自动频率调节电压(AFT)

自动频率调节采用将中频取样电压叠加在调谐电压上的方式,去控制电子调谐器中本机振荡器的谐振回路,最终使电子调谐器输出频率正确的图像中频信号。AFT电压引入脚的电压值一般为6.5±4 V。

slide144

(3) 频道调谐电压BT

表4-2 调谐电压典型变化值

slide160

4.3 电 子 调 谐 器

4.3.1 变容二极管和开关二极管

1. 变容二极管

图 4-15 变容管曲线

slide161

2. 开关二极管及频段切换

由图4-15可见,当加在变容二极管上的反压由 -3V变到-30V时,其结电容容量变化范围约为18~3pF。电容比KC=Cmax/Cmin=18/3=6。而甚高频VHF频段的12个频道高放回路的中心频率要从52.5 MHz变到219 MHz,根据公式:

所需求的电容比

slide162

目前变容二极管的电容比KC还达不到这个数值,因此,采用开关二极管切换频段的办法, 将甚高频(VHF)的12个频道划分为两个频段,即1~5频道为低频段(中心频率52.5~88MHz), 6~12频道为高频段(中心频率171~219MHz),这样,两个频段的电容比是:

低频段

高频段