吴利强自制电视天线放大器

电天线放大器
电视天线放大器
摘要：该放大器的核心部件是日本NCE 公司生产的宽频带电视信号放大集成电路upc1651。

采用先放大再混合的方式将电视信号放大。

正文：该放大器的电路图如下图： ① 电源部分：
该电路直流电源主要通过桥式全波整流得到。

为了说明为题的方便，不妨把桥式全波整流电路单独摘出来论述： 如下图，为桥式全波整流电路图：
整流原理：在电源电压
u 2
的正半周时，二极管1
D 和2
D
导通，3D 和4D 截止，电流的
通路是a →1D →L R →2D →b,这时，负载电阻L R 上得到一个半波电压。

在电源电压
u
2
的
负半周期时，二极管3D 和4D 导通，1D 和2D 截止。

电流的通路是b →3D →L R →4D →a.同样在负载电阻L R 上得到一个半波电压。

有上述分析可知，无论在电源的正半周期还是负半周期，通过负载电阻L R 的电流方向是一致的。

输出直流电压)(AV O U 是整流电路的输出电压（即负载L R 的电压）瞬时值O u 在一周期内的平均值。

输出波形O u 用傅里叶级数表示：O u =22
U （π
2
-
π34COS2wt -wt 4cos 154
π
-……
上式中第一项即为输出直流电压)(AV O U ，即)(AV O U =22U *
π
2
=0.92U 。

则负载通过的直流电流)(AV O I =
L
R U 2
9.0. 下面说明整流二极管的选择问题：
在桥式整流电路中，二极管1D ，2D 和3D ，4D 是两组轮流导通的，所以流经每一个二极管的平均电流为)(AV D I =
21
)(AV O I =
L
R U 245.0(1). 当1D ，2D 导通时，截止管3D ，4D 所承受的最高反向电压均为u
2
的最大值。

即RM U
=22U (2).
同理，当3D ，4D 导通时，截止管1D ，2D 也承受同样的电压。

因此，二极管参数应符合（1）（2）两式。

通过桥式整流得到的直流电压不是很理想，有较大波动。

我们要做的就是使直流电压的波动尽量降低。

根据电流通交流隔直流的特性，可实现进一步整流。

进一步整流的电路图如下：
该电路是电容滤波电路，电容滤波电路是最简单也是最常用的滤波器，他是在输出端与负载并联一个滤波电容C ，如图（b ）所示。

利用电容元件通交流隔直流的特性实现滤除整流电压的交流成分。

理论研究表明，电容滤波有如下特点：
1）
负载输出直流电压)(AV O U 升高，脉动减小，且电容放电时间常数d τ=L R C 越大，电容放电速率越慢，则负载直流电压越高，滤波效果也越好。

为了得到较好的滤波效果，一般取d τ=L R C ≥（3～5）
2
T
.其中T 为电源交流电压的周期。

由于电容较大，约几十到几千微法，通常选用电解电容器，其耐压值应大于22U 。

2）
整流二极管导通时间缩短，二极管的导通角减小。

而且电容放电时间常数越大，二极管的导通角越小。

在实际电流中，可串联一只限流电阻，来限制整流二极管导通时瞬时间冲击电流。

直流稳压电路：
经整流和滤波后的电压往往会随交流电源电压的波动和负载的变化而变化。

电压的不
稳定，可能会导致电路无法正常工作。

因此，要在滤波电路后面加上稳压电路。

常用的稳压电路有并联型稳压电路，串联型稳压电路，集成型稳压电路以及开关型稳压电路。

考虑到稳压效果的理想程度以及成本问题，我们的电路采用串联型直流稳压电路。

电路图如下所示：
基准电压Z U 由稳压二极管Z D 提供，其稳定性较高，R 为限流电阻。

当输出电压O
U 下
降时，由于基准电压Z U 不变，则晶体管基极输出电压BE U 将增大，因而基极电流B I 增大，同时基极电流C I 也增大，集电极电压CE U 则减小，从而使输出电压O U 回升，因此输出电压O U 可基本保持不变。

稳压过程可表示为：O U ↓→BE U ↑→B I ↑→C I ↑→CE U ↓→O U ↑
通过以上分析，可知，晶体管T 起着调整电压的作用，因此称为调压管。

由于调压管与负载电阻L R 串联，故此电路称为串联型直流稳压电路。

以上为放大器的电源部分。

桥式整流的电源利用率较高，节约电能。

加上滤波电容后，可使直流电压的波动更小。

再加上串联型直流稳压电路，可降低因电网电压变化而引起的电路电压波动。

只要选用适当的电子元件就可以保障该电源良好的为负载服务。

② 滤波部分：
首先说明：VHF 电视信号是甚高频，频率在30～300MHZ ；UHF 电视信号是特高频，频率在300～3000MHZ.
由于VHF 电视信号频率相对较低，因此采用低通滤波器。

电路图（1）中，
3L ,1C ,4L 组成一个简易低通滤波器，滤除12频道以后的电视信号，送到IC1信号输
入端进行约20dB 的放大。

图（1）中，7C ，9L ，8C 组成一个简易高通滤波器，只允许UHF 频段的13频道以及以后频道的信号通过，再加到IC3信号输入端进行约20dB 的放大。

③ 放大部分
该部分是放大器的核心，而IC1,IC2,IC3,IC4是核心的核心。

IC1,IC2,IC3,IC4都是选用日本NEC 公司生产的宽频带电视信号放大集成电路upc1651。

在VHF 电视信号放大部分中，经滤波后输入IC1，使VHF 电视信号得到一级放大。

被放大的电视信号经电容3C 输出，通过3L ,4C ,4L 低通滤波，送入IC2，使电视信号得到二级放大。

经过二级放大的信号，再有5C ，7L ，6C ，8L 滤波后，与UHF 电视信
号相混合后输出，送到电视信号输出端。

在UHF 电视信号放大部分：经过高通滤波后，得到的UHF 电视信号，经IC3放大约20dB 。

经IC3放大的UHF 电视信号经9C ，10L ，10C 滤波后，送入IC4进行二级放大，经11C ，11L ，12C 滤波后，与VHF 电视信号相混合，送到电视输出端。

④ 辅助稳压部分：
电路中15C ，16C ，IC5，17C ，18C 组成稳压电路，保证输入IC1,IC2,IC3,IC4的电压更稳定。

其中16C ，18C 为电解电容。

⑤ 工艺方面
1） 焊接IC1,IC2,IC3,IC4时，要求电烙铁可靠接地或拔掉电烙铁电源后用余温焊
接，以防止静电损坏集成电路。

IC5选用78L05或7805三端稳压块。

2） 电容除14C ，16C ，18C 用电解电容外，其余均选用高频瓷片电容。

a 由于陶瓷材料的电介质的介电常数ε很大，一般为几十到几百，有时高达几千，故电容器体积可做得很小。

b 稳定性好。

从化学性能讲，酸碱盐类和水对陶瓷材料的侵蚀性很小，从耐热性能看，陶瓷材料在高达500～600度的高温下，仍能长期工作不老化。

C 损耗角正切tan δ与频率有关，适用于高频电路。

d 结构简单，原料丰富，价格低廉。

3）因天线放大器电路工作在甚高频和特高频，很容易引起高频自激，所以元件引脚尽可能剪断，特别是IC1,IC2,IC3,IC4的引脚。

电路板要求选用高频性能好的环氧树脂板。

电路要大面积接地。

3） 由于元件的选取不合理等原因，可能造成不正常工作。

因此，该电路可能需要
调试，反复试验，达到最佳效果。

⑥ 说明：
1） 该电路适用于离信号源较远的偏远地区。

因为采用了两级放大，在信号源较近
处，可能有干扰，或者造成图像生硬等。

2） VHF 电视信号入（75Ω）UHF 电视信号入（75Ω）中，75Ω与天线振子（即天
线臂）及馈线有关，不再放大器讨论范围内，再次不予赘述。

3） 参考资料
a 《电子技术基础》 高等教育出版社 刘继承 申功迈 主编
b 《电子工艺学教程》 北京大学出版社 张立毅 王华奎 主编
c 《新型电视接受天线》 北京科学技术出版社 邸元春 编著
d 《增益可变全频道电视天线放大器 》。