简易电调谐电切换高频头制作

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最近,我们试制了一种简易高频头,它用了两只特性相近的变容二极管,可以在12个频道范围内任意选择节目。电路方框图如图1所示。为了使1~12频道的电视信号都能比较均匀地通过,其输入回路采用宽频带电路;它的高放级,采用低Q值单调谐回路。该电路对跟踪要求不严,只要将本机振荡频率调对,即可收到电视节目。对这只高频头作进一步简化后,可改制成单变容管12频道电调谐高频头。再进一步简化,还可以作成无变容管的双频道电切换高频头。由这三种方案作成的高频头经过实际使用,其灵敏度与产品机械式高频头相近,选择性稍差。

图1
图1 🔍原图 (1031×351)

电路介绍

电调谐高频头线路如图2所示。

图2
图2 🔍原图 (1271×797)

电路中C\(_{1}\)~C3、L\(_{1}\)~L4组成宽频带输入回路,其输入阻抗为75Ω。其中C\(_{1}\)、L1为37MHz的图象中频吸收回路,衰减中频干扰;C\(_{2}\)、C3和L\(_{2}\)、L3、L\(_{4}\)构成带通滤波器,1~12频道的电视信号都能比较均匀地通过。

晶体管BG\(_{1}\)、BG2组成共射、共基高频放大器。采用这种电路的好处是:由于晶体管工作于共基极状态时,其输入阻抗很低,输入电容对高频的衰减小,反馈亦很弱,所以频率特性好、工作稳定。但输入阻抗过低不便于与天线匹配,把它与共发射极电路组成级联放大器,则可提高输入阻抗,便于匹配。同时,也提高了增益,并保留了共基极电路的优点。R\(_{2}\)、R3为BG\(_{1}\)的偏置电阻。R3可接供电电源(其阻值可在7.5K至15K之间选取)组成固定偏置电路;也可接高放AGC电压。一般高放AGC管的起控电流为4~7mA,BG\(_{1}\)的发射极电阻为330Ω,所以在不接收电视信号的条件下,应调整R3的阻值,使BG\(_{1}\)管的发射极电压为1.5V左右。R5、R\(_{6}\)构成BG2的偏置电路;L\(_{5}\)为高扼圈;R7、C\(_{9}\)为退耦电路;C10~C\(_{13}\)、L6、L\(_{7}\)、D1、D\(_{3}\)和BG2、BG\(_{3}\)的输出、输入电容等构成低Q值的单调谐回路。当开关K置于“高”的位置,二极管D3导通时,通过电容C\(_{12}\)将L7上的高频信号旁路,这时电路工作在6~12频道;反之,则工作在1~5频道。在每个频段上(如高频段6~12频道),再通过改变加到变容管D\(_{1}\)两端的0~30V的反偏电压,改变D1管结电容,达到转换频道的目的。

本机振荡电路是共集电极电容三点式克拉普振荡电路。它由晶体管BG\(_{4}\),电容C22~C\(_{27}\),电感L8、L\(_{9}\)以及变容管D2和开关二极管D\(_{4}\)等组成。其中开关管D4与D\(_{3}\)是同时通、断,变容管D2与D\(_{1}\)上所加的调谐电压是同步调整,以达到两点统调和跟踪。这种振荡电路的优点是振荡频率稳定,频率特性比较好。

电位器W\(_{1}\)~W3、R\(_{23}\)和双刀双掷开关K组成电调谐供电和频道预选开关电路。其中W1为1~5频道的粗调电位器,W\(_{2}\)为6~12频道粗调电位器,W3为公用微调电位器。调谐电压(30V)是从视放级电源(约100V)经分压后取得的,电阻R\(_{23}\)为供电电压调整电阻。该高频头只设置了两个频道预选机构。

混频级由BG\(_{3}\)等组成。其中R13、R\(_{14}\)为偏置电阻;L10、C\(_{15}\)和L11、C\(_{17}\)、C18组成双调谐回路;C\(_{19}\)为耦合电容;R16、C\(_{14}\)为退耦电路。本机振荡电压和电视信号电压分别经电容C20、C\(_{13}\)送至BG3管基极,混频放大后选出所需的中频信号,由④点送至图象中频通道。

电路中的电容C\(_{7}\)是为了提高高放级的增益(主要是高频道)而加的,其容量一般在5~12P之间选取。如果高放级已经产生自激,则不宜加C7;电感L\(_{12}\)的作用是提高高频道的混频增益;电阻R10为低频道高放回路Q值调整电阻,其作用是减小高低频道的增益之差。

元器件参数和要求

晶体管BG\(_{1}\)~BG4可选用2G210、2G910、3DG15、3DG11F等高频管(其中只有2G210型晶体管具有正向AGC特性)。要求晶体管的特征频率f\(_{T}\)≥700MHz、β≥50、BVceo≥12V。其中对BG\(_{2}\)、BG4两只晶体管的参数要求比较严格,对BG\(_{3}\)管次之,对BG1管的要求最低。参数达不到要求,要影响高频道的信号增益。

变容二极管可用303、2CC14等型号的。要求反压BV≥30V(在反向电流10μA下测得), Q≥50(在20P、50MHz下测得),在反偏电压0~30V变化时,其结电容变化的比值≥5(约3.5~20P)。两只变容管特性最好一致。

D\(_{3}\)、D4可选用304、2CK10、2CK20、2CK30、2AK2等开关二极管。要求其微分电阻(即通过二极管的电流变化量与相应电压变化量的比值r\(_{微}\)=\(\frac{ΔU}{ΔI}\))≤4Ω(平均电流20mA下测得)。可用晶体管特性图示仪测量,也可用图3的方法进行测试。其正向允许电流≥30mA。反压BV≥20V,结电容≤1P。

图3
图3 🔍原图 (434×301)

电阻除R\(_{11}\)、R12采用1/2W金属膜电阻外,其余均采用18W碳膜电阻。

电容器,最好都使用高频瓷管或小瓷片电容。大瓷管、大瓷片或云母电容器也勉强可用。电容器的容量,除图2中标值为1000P的电容,可选用容量为510P~4700P的电容代替以外,其余的电容器的容量与图中所标数值误差不可过大。

图4
图4 🔍原图 (1261×827)

电感线圈的参数和要求见表1,绕制方向全部采用顺时针绕向。L\(_{5}\) 最好采用10μH高频色码电感。也可按下述方法自行绕制。

①用直径φ0.15mm漆包线,在晶体管收音机短波振荡线圈用的工形磁心上乱绕16圈;②也可用相同漆包线在NXO-10φ2.5×12高频磁心上排绕24圈或在12W100K~1M的金属膜电阻上排绕35圈。

电位器W\(_{1}\)、W2最好使用指数式直滑电位器,以便于指示。如有细调直滑式电位器(如WH-20-47KΩ型)当然更好。

高频头的输入、输出连接线,最好用75Ω高频同轴电缆线。

图5
图5 🔍原图 (1211×1696)
图6
图6 🔍原图 (891×341)

该高频头的印制电路板图及其焊接图如图4(a)(b)所示。各种元件的引出线头在允许的条件下,越短越好。电阻、电容和电感元件最好紧贴印制板卧式安装。这里对晶体管是采取嵌入印制板预制孔中的方法安装(参看图5)。对于各元件的焊接一定要牢靠,切忌虚焊。

调试

1.直流供电的调整:首先要调整各晶体管的直流工作点。接通电源(+11.5V)时(此时D\(_{3}\)、D4不通电,即高频头工作在低频道),高频头的总电流应不大于15mA。高放管BG\(_{1}\)先采用固定偏置,不接AGC电压。调整电阻R3(7.5K~15K)使BG\(_{1}\)管的发射极电压为1.2±0.3V调整R6(2.4K~4.7K)使BG\(_{2}\)的发射极电压为4.5±0.5V 调整电阻R14(10~18K)使BG\(_{3}\)管的发射极电压为0.8±0.2V;这时检测BG4管发射极上的电压应为8\(^{±}\)0.5V。只要供电电压、元器件数值和质量符合要求,焊接无误,一般来说,各级直流工作点的电压数据与所要求的数值不应有大的偏离。如果与所给定的数据差别较大,很可能是电路连接有问题。应予检查。

然后,接通视放电源(此时开关K到变容管的连线不要接通),调整电阻R\(_{23}\)的阻值,使图2中⑤点的电压为30V(此30V电压也可采取其他方法供给)。这一电压调好以后,便可将开关K到变容管的连线接通。调整电位器W1(或W\(_{2}\))与W3,D\(_{1}\)、D2两端的电压可在0~30V范围内变化,表示调谐电压已经加上。当加上12V切换电压,开关管D\(_{3}\)、D4导通时,它们的正极对地电压约0.7V左右。不导通时,则为负压。

2.本机振荡级的调整:本机振荡级是否起振,本振频率是否正确,是能否接收到电视信号的关键。判断本机振荡级是否起振的方法是:用万用表监测BG\(_{4}\)管发射极电压的变化。当短路电感线圈L8、L\(_{9}\)时,其发射极电压略有减小,则表示已经起振。

3.低频道信号试收调整:为了使调试顺利,最好能借助一台基本正常的电视机通道进行调试。将高频头与其图象中放输入端连接好,先从低频道开始调整:将开关K置于低频道位置,当高频头焊接无误,也无自激情况发生,只要调整电位器W\(_{1}\),一般是能够接收到当地低频道电视广播信号的。如果收不到电视信号,就是本机振荡频率不对(主要是在第一或第五频道有这种现象)。这时就需要配合拉伸电感线圈L9,甚至增减L\(_{9}\)的圈数,才能收到电视节目。然后微调电位器W3,并配合微调L\(_{1}\)0、L11的磁心,使图象和伴音最佳。当调整L\(_{1}\)0、L11仍不能达到最佳状态,明显地感到其电感量偏低或偏高时,则需要微调电容C\(_{15}\)、C17、C\(_{19}\)的容量。这以后,改变天线的长度和方位,使接收的电视信号减弱,在兼顾图象和伴音质量的情况下,微调电感线圈L7,使信号加强。至此,低频道粗调完毕。

4.高频道信号试收调整:将开关K置于高频道位置,仍按上述方法,配合调整L\(_{8}\)、W2、W\(_{3}\)、L6、C\(_{1}\)0,使收到的高频道电视信号最强,图象、伴音质量最佳。

5.反复细调:高、低频道试收粗调完了,再将开关K转回到低频道位置,进行复查微调。之后,开关K又转回到高频道复调,经过几次反复微调,达到高、低频道兼顾。最后可微调电阻R\(_{3}\)、R14的阻值,使高频头增益(主要是高频道的增益)最高。若低频道增益不适当,可调整电阻R\(_{1}\)0的阻值。当经反复调整后,高频头增益仍然很低,则需更换晶体管(包括变容管和开关二极管)。

这种高频头实际测得的调谐电压范围:1~5频道为0~30V;6~12频道为12~30V。制作中可能因所使用的元器件参数而略有不同。

在业余制作的条件下,因无扫频仪等专用仪器,往往不容易作到12个频道的跟踪统调,可能丢失频段两边的一些频道如1、5、6、12等。但总可以把当地可能收到的电视信号,覆盖进来,并达到最佳接收效果。

实际调试时,可能遇到种种问题和困难。实践证明,要想使调试工作顺利应特别注意下列几点:第一,元器件质量要好,最好在预先加以挑选测试;第二,引线要短,焊接质量要好;第三,工作状态要调整适当。例如:高放增益低或发生自激,就可能是BG\(_{1}\)、BG2、D\(_{1}\)、D3之中有的质量不好或电容器高频特性不良,也可能是由于虚焊或分布参量大所致;还可能是因工作点调整或C\(_{7}\)、R10等取值不当造成的。对不同类型的晶体管,最佳工作点往往不同。工作点选择不当,可造成增益低或引起自激。所以在试收电视信号时,还应对工作点进行细致的调整。同样,本振级在高频段不起振或混频增益低,也往往是由于上述三方面的原因造成的。遇到这种情况,可以逐项检查:更换晶体管等元器件;重新调整工作点;检查分布参量和有无虚焊情况等等。必要时,还可用5/20P瓷介质半可调电容器代替变容管:将电感线圈L\(_{6}\)或L8下端直接接地,若接收效果有明显的改善,说明相应的元器件质量有问题。

此外,还需说明几点:①本高频头采用的图象中频是37MHz。如需采用34.25MHz时,则需将C\(_{15}\)、C17的电容量各增加5P左右即可。②如果高放级BG\(_{1}\)管采用AGC工作方式,需选用2G210型等具有AGC特性的高频管。此时电阻R3上端应接高放AGC电压,并须重新调整R\(_{3}\)与R1的分压比,以使BG\(_{1}\)管起控点适当。③在接收点离电视发射天线较近(即电视信号较强)地区,可先将天线接在混频管BG3的基极进行试收调整,然后再将天线改接至图2①点。

电路简化

在当地所能接收到的电视信号频道数目较少的情况下,可以按照具体情况,对高频头电路进行简化。

1.改为单变容管电路:

因该电路高放级采用的是低Q值单调谐回路,特别是低频道,并接了电阻R\(_{1}\)0,频带较宽。输入回路也是宽带式的,这就有可能将高放级,分成高、低两个频段,改成不需要调谐的高放回路,从而省去了一只变容管(D1)。

具体改法是:将D\(_{1}\)改用一只3.3P电容代替,省去电阻R3,并将电感线圈L\(_{6}\)的匝数改为3圈,L7改为14圈(线径和线圈内径均不变)。高放级特性曲线:低频道调谐在第3频道左右;高频道调谐于第9频道左右,如图6所示。经这样调谐后,其它频道的信号也可通过,只不过增益降低了一些。改装后的高频头,只需要改变本机振荡频率,即可实现频道的转换。实践证明,这是可行的,试收1~12频道的电视信号,效果良好。它的缺点是:各个频道之间的信号增益差别比较大(约10dB);选择性比较差。

图7
图7 🔍原图 (811×354)

如果不需要接收12个频道的电视信号,同时整机灵敏度又不够高时,可以改变L\(_{6}\)、L7的电感量,使高放级特性曲线中心谐振频率移至所要接收的频道上。表2给出了各频道所需L\(_{6}\)、L7的参考数据。

2.改为电切换电路(无变容管)

这种高频头只能收看特定的两个频道电视节目。具体改法是:用3.3P、4.7P电容分别代替变容管D\(_{1}\)和D2,省去电阻R\(_{8}\)、R9,去掉(0~30V)调谐电压供电电路,保留切换电压电路和开关K。适当调整电感线圈L\(_{6}\)~L9的数据,就可以利用电切换实现频道转换。各频线圈参考数据见表2。

需说明几点:①电感线圈L\(_{6}\)~L9均采用直径为φ0.64 mm漆包线绕制,其中L\(_{6}\)、L8的线圈内径为4mm,L\(_{7}\)、L9的线圈内径为5mm;②低频道的本机振荡和高放回路电感线圈,本应是L\(_{8}\)+L9与L\(_{6}\)+L7组成,但实际上L\(_{6}\)、L8线圈电感量很小,其电感量主要由L\(_{7}\)与L9决定。因此在表2低频道线圈参数一栏中,只列出了L\(_{7}\)与L9的数据;③在第1、第2频道上,如果发现本机振荡工作不良,可将L\(_{9}\)的圈数分别减至12圈或10圈,同时在C26的位置(图2虚线所示),焊接上一只3.3P电容(原来没有这只电容)。

上述简化电路的调试方法与前基本相同,只是电感线圈L\(_{6}\)~L9往往要用拉伸的方法加以微调。一般只拉伸本振线圈(L\(_{8}\)、L9),即可收到图象。如果收不到图象,可增减本振线圈的圈数。收到图象后,再拉伸高放线圈(L\(_{6}\)、L7),使图象、伴音质量最佳,信号最强。如调试中明显的感觉到高放线圈圈数不当,便可适当增减其圈数,以达到满意的接收效果。(易迅)