伴音电路

晶体管电视机伴音电路方框图如图1。其中后面三个方框是专为伴音信号设置的电路。

从电视台发射天线发出来的伴音和图象高频信号，在电视接收机高频头里经过混频之后，把伴音信号变成30.5（或27.75）兆赫的伴音第一中频信号，而把图象信号变成37（或34.25）兆赫的图象中频信号。国家现行广播电视制度规定这两种信号的载波频率间隔为6.5兆赫，伴音信号采用调频制发送。

利用视频检波二极管的非线性特性，可以把图象中频与伴音第一中频的差频6.5兆赫产生出来（其原理类似收音机中的变频作用），这种方法称为内差法。6.5兆赫的频率稳定度，由电视台来保证。由于6.5兆赫伴音第二中频信号，是由图象中频载波与伴音第一中频信号差频产生，所以图象和伴音两种信号之间必然互有影响。为消除两者之间的干扰，图象中放的特性做成如本讲座第9讲图①所示曲线（见本刊1976年第11期第9页），把伴音第一中频信号的放大量压低到只有放大量最大值的5％。

视频检波器的输出信号中包含有0～6兆赫的视频信号和6.5兆赫伴音第二中频信号。在伴音分离级（射极跟随器）把6.5兆赫伴音信号分离出来。其电平只有10毫伏，而使调频解调器（比例鉴频器）正常工作的信号电平需要1伏以上，所以必须加以放大。要求伴音第二中放应有60分贝的增益。再应用鉴频器把调频波解调成音频信号，经放大后去推动扬声器。

电视伴音发射机发出的是调频波，是用音频信号电压（称为调制信号）去控制高频载波振荡电压的频率，使其瞬时的频率随着音频调制信号电压瞬时幅度的变化而变化，以保持载波振荡的振幅不变。

一个等幅的载波振荡，受到按余弦变化的音频调制信号电压的调频作用以后，它的波形图如图2。其载波振荡频率有高有低（图中表示为有密有疏）。这种瞬时频率的变化规律就反映出原来调制信号的变化规律。如果能鉴别出这种瞬时频率的变化规律，就可以恢复出原调制信号来。

对电视伴音调频波来说，规定其载波振荡频率瞬时偏离其未被调制时的中心频率的最大值为50千赫，称为最大频偏c，简称频偏。衡量音频调制信号电压对载波振荡的调制程度用mf来表示。m\(_{f}\)与频偏c成正比，而与音频调制信号的频率F成反比，即m\(_{f}\)=cF，称为调频指数。

当音频调制信号的最高频率F\(_{最大}\)=15千赫时，mf=

通常用鉴频器鉴别出调频波瞬时频率变化。鉴频器完成频率检波的过程，是先将调频信号通过线性电路转变成为调幅波信号，然后再用振幅检波器，从调幅波中检出原音频信号，其方框图如图3。

输入的调频信号，经过调频——调幅变换电路以后就会产生一个既调幅又调频的高频振荡信号，其振幅的瞬时变化，应对应于调频波频率的瞬时变化。然后，通过振幅检波器把振幅的瞬时变化解调出来，恢复原音频调制信号。

根据上述原理，输出的音频信号电压与输入的调频波信号频率之间的关系应如图4（a）所示。这条斜直线称为理想的鉴频特性曲线。图4（b）表示用单一频率的正弦波作调制信号时，输入调频波的瞬时频率变化规律曲线。通过具有图4（a）特性的鉴频器，在其输出端便获得原音频调制信号如图4（c）。显然，若鉴频特性曲线是一斜直线，其输出信号就不会产生失真。

由LC组成的谐振回路有它自己的自然谐振频率f\(_{o}\)≈\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{LC}\)。当外加信号电压的频率fc与回路自然谐振频率f\(_{o}\)相同时，信号电压和回路中电流相位相同。而当外加信号的频率fc高于或低于回路的f\(_{o}\)时，回路中电流的相位将滞后或超前于外加信号电压的相位。利用LC串联谐振回路的这一特性，就可以把调频波的瞬时频率变化，转换成回路中电流的瞬时相位变化。但是要想直接取出串联谐振回路中的电流来应用，是一件比较困难的事。所以通常都是取谐振回路电容器上的电压降来代表回路中的电流。因为谐振电容器上的电压降与回路电流相位之间永远保持相差90°的相位角，所以电容器上的电压的瞬时相位变化也能反映出调频波的瞬时频率变化。

我们再以外加调频波信号的电压作基准，把它和从谐振电容器上取得的电压进行矢量合成，便可获得反映调频波瞬时频率变化的调幅波。

上述变换过程归纳起来就是：

由调频波→相位变化→调幅波。因此，这种鉴频电路统称为相位鉴频器。

图5就是由LC谐振回路构成的调频——调幅变换电路。

初级由L\(_{1}\)C1构成独立的并联谐振回路，而次级L\(_{2}\)C2对感应电势来说构成的是串联的谐振回路。两个回路用L\(_{A}\)进行耦合使次级回路得到感应电势E.2，这样便构成了所谓双调谐耦合回路。其初、次级回路都调谐于调频波的载波频率上（6.5兆赫）。为了取得作基准的外加调频波信号，初级回路（对地）的中频电压，通过与初级回路紧耦合的电感线圈L\(_{b}\)加到L2中点和地之间。

调整L\(_{A}\)和Lb的接头次序，可使各线圈两端电压的瞬时极性如图5星花所示那样。

因以初级回路对地中频电压U.\(_{1}\)为参考矢量，而Lb与L\(_{1}\)为紧耦合，所以U.b与U.\(_{1}\)相位相同。流过初级线圈L1的电流I.\(_{1}\)比电压U.1滞后90°，次级回路线圈L\(_{2}\)中的感应电势E.2 又要比I.\(_{1}\)滞后90°，它们之间的相位关系如图6。必须指出，它们之间的相位关系与载波频率的变化是无关的。

因C\(_{3}\)对载波频率所呈现的容抗很小，并且Lb上端接于L\(_{2}\)的中点，所以可把次级回路电容C2两端的电压U.\(_{2}\)和U.b的等效电路绘于图7。

由图可知，合成的矢量为：

下面分三种情况来分析。

1．当f\(_{c}\)=fo时

初、次级回路都处于谐振状态。次级回路电流I.\(_{2}\)与感应电势E.2同相位，而I.\(_{2}\)与C2的端电压U.\(_{2}\)之间永远相差90°。这时各矢量的关系如图8。显然，矢量U.D1和U.\(_{D2}\)的幅度相等，即Fc＝f\(_{o}\)时，UD1=U\(_{D2}\)。

2．当f\(_{c}\)＜fo时，

初、次级回路都处于失谐状态。I.\(_{2}\)超前于E.2一个θ角，但U.\(_{2}\)与I.2仍相差90°。这时的矢量关系如图9。显然U.\(_{D1}\)＜U.D2。

3．当f\(_{c}\)＞fo时

初、次级回路也都处于失谐状态。I.\(_{2}\)滞后于E.2一个θ角，但U.\(_{2}\)与I2仍相差90°。其矢量关系如图10。显然，U\(_{D1}\)＞UD2。

归纳上述三种情况，可以看出U.\(_{D1}\)和U.D2是既调幅又调频的矢量，这就达到了调频—调幅变换的目的。

获得的调幅波，再通过图5连接的振幅检波器如图11就能检出原来的音频信号电压U\(_{F}\)。从图11可看出，检波器的两个二极管在电路上的联接方法与众不同。我们把图11的等效电路画于图12。其中D1和D\(_{2}\)是两个特性完全相同的二极管，检波负载是R1R\(_{2}\)和C4C\(_{5}\)。其中，R1=R\(_{2}\)，C4=C\(_{5}\)。它们分别组成两个振幅检波器。中频调幅波电压U.D1和U.\(_{D2}\)分别通过C4和C\(_{5}\) 加于D1和D\(_{2}\)。两个检波器的直流通路是串联连接的，因此，不论在fc=f\(_{o}\)、fc＜f\(_{o}\)和fc＞f\(_{o}\)的哪种情况下，都必有Io1=I\(_{o2}\)。

在电解电容器C上可获得直流电压U,并有U\(_{F1}\)＋UF2=U。

电容器C\(_{3}\)两端的电压UF就是检波器的输出电压，它应是C\(_{4}\)（或C5）上电压降与R\(_{1}\)（或R2）上的电压降之和，即U\(_{F}\)=Uo2-U\(_{F1}\)=UF2-U\(_{o}\);2。所以UF=\(\frac{1}{2}\)（U\(_{F2}\)-UF1）。也可写成：

因电容C的容量很大，约10微法，通常选（R\(_{1}\)+R2）C的时间常数约为0.l～0.2秒。所以在调幅波包络线有变化的过程中。可以认为U\(_{o}\)是不变的常数。这样，振幅检波器的输出音频电压UF（即鉴频器的输出电压）大小不是直接决定于U\(_{F1}\)和UF2的大小，而是决定于它们两者的比值。因此，这种鉴频电路，称为比例鉴频器。它仍属于相位鉴频器的体系。

比例鉴频器的另一重要特点，是它可以抑制输入调频波信号中存在的寄生调幅干扰，也就是对调频波起到限幅作用。这是因为当调频波存在寄生调幅时，由于C容量大，U\(_{o}\)可维持不变。尽管UF1和U\(_{F2}\)的大小有变化，但其比值UF1;U\(_{F2}\)却几乎不变，即在输出电压UF中没有反应，这就是所谓对调频波的限幅作用。

从上面分析中得知：

当f\(_{c}\)=fo时，则U\(_{D1}\)＝UD2，U\(_{F1}\)＝UF2，所以U\(_{F}\)＝0；

当f\(_{c}\)<fo时，则U\(_{D1}\)<UD2，U\(_{F1}\)<UF2，所以U\(_{F}\)>0；

当f\(_{c}\)>fo时，则U\(_{D1}\)>UD2，U\(_{F1}\)>UF2，所以U\(_{F}\)<0；

根据这个结果，可以绘出如图13（a）所示的鉴频特性曲线。若将图5中L\(_{A}\)或Lb的引出头反过来联接，则图13（a）曲线就变成图13（b）的形状。但这不会影响调频波解调的结果。因为对音频信号的极性没有要求。把图13（b）与图4（a）进行比较，可以看出它们有所不同，即当输入信号频率偏离中心频率f\(_{o}\)较远时，由于双耦合回路的选择性作用，会使输出电压不但不再增加，反而很快衰减。图13所示的鉴频特性曲线，简称S形曲线。

鉴频器的性能，以下面四项质量指标来衡量。

1．中心频率f\(_{o}\)。

调频—调幅变换电路次级回路的谐振频率f\(_{o}\)必须调谐于外来调频波信号的载波频率fc上，这是因为只有当f\(_{c}\)=fo时，U\(_{F}\)＝0，否则失真，甚至收听不到声音。

2．鉴频灵敏度S\(_{d}\)

我们规定在f\(_{o}\)附近，输出音频电压振幅UF的增量F和频率偏移fd的增量d之比来表征鉴频灵敏度Sd,即S\(_{d}\)=Fd

当频偏一定时，鉴频器输出的音频电压越大，也即鉴频器将调频波的频率变化，转换成音频电压幅度变化的效率越高，鉴频灵敏度S\(_{d}\)越大。

3．频带宽度B

鉴频特性曲线的形状呈S形，它的两个弯曲点之间的频率范围，称为频带宽度B（或称鉴频范围），B=f\(_{2}\)-fl。它必须大于调频波信号所占的频带宽度，B应大于250千赫。

4．非线性失真

我们希望在整个调频信号所占的频带宽度以内S形曲线的线段为直线，即鉴频器输出音频电压应与频率的偏移成正比。这样鉴频器的非线性失真小。

比例鉴频器的非线性失真大小与双调谐耦合回路的耦合程度（即L\(_{A}\)匝数）有关。通常，照顾到Sd和B的要求，比例鉴频器耦合回路的特性曲线要求出现双峰特性。

我国现行电视标准规定最大频偏c为50千赫。我们知道mf＝cf，所以在音频范围内，就不能维持调频指数mf不变。如当F为1千赫时，m\(_{f}\)=50;1=50;而F为10千赫时，mf=5。这说明频偏c愈大或调制音频频率F愈低，调频指数mf愈大，否则m\(_{f}\)就愈小。理论和实践都证明，mf愈大，调频波的抗干扰能力愈强。而随音频F的增高m\(_{f}\)下降，势必降低鉴频器输出信号UF在高音频端的信号噪声比。为压低噪声，提高调频信号的信号噪声比，在电视伴音发射过程中，人为地提升高音频信号的电压，使m\(_{f}\)随F的增加而增大，以保持mf与F几乎无关，这就叫“预加重”。这样一来，在接收机中的鉴频器输出音频电压U\(_{F}\)也就随着F的增加而加大，这与原始音频调制信号中的各音频的比例改变了，显得高音频幅度被抬高了。为恢复原音频信号，所以接收机鉴频器输出的音频电压UF还要经过一节RC滤波器（如图14）使人为提升的高音频逐渐被衰减，这就叫“去加重”，这一节RC滤波器被称为去加重电路。通常RC乘积选为50微秒，例如当R为1千欧时，C约为0.047微法。这个数据仅供参考。究竟RC多大为好，可根据音频功率放大器和扬声器的频率响应以及个人听觉，在调整中确定。（待续）(电视接收技术讲座编写组)