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第七章变频(或混频)的功能与实现
Hale Waihona Puke .组合频率干扰是在无输入干扰和噪声 情况下,仅由有用信号vs和本振vL通过频率 变换通道形成的组合频率干扰,信号环境 如图7-3-1所示。
图7-3-1 干扰哨声形成环境
显然,最小的无用组合干扰点发生在
p=1、q=2, 即 2 fC-fL=2×927-1392=
462kHz≈fI,与中频 465 kHz 误差 3 kHz,属 于中频通频带内。462kHz的载波与465kHz 同时加到检波器上,将产生由载频产生的 465-462=3kHz的固定差频信号输出,即出 现属于音频频率范围内的哨叫声。
3.
变频器的噪声系数定义为:
4.
隔离度是指变频器的信号端口、本振 端口和中频输出端口之间的信号通过变频 器电路空间进行的互相直接泄漏的程度。 各端口之间相互影响小,隔离度就高。一 般而言,它们的隔离可以通过电路在变频 器内部结构的选取,以及由选频电路在变 频器内部构造的不同频率的电路区域空间 来完成。
4.
互相调制干扰,也称互调干扰。它是 指两个或两个以上干扰信号和本振信号通 过混频器形成的组合频率干扰,信号环境
分量,即组合频率分量。
其中,乘积型混频器的非线性元器件
部分应完成相乘运算功能。若相乘运算和
输入信号都是理想的,则 io (t) 中的无用频 率分量较少,并且也容易被中频滤波器滤 除。叠加型混频器的非线性元器件会产生 更多的无用频率分量,因此在讨论变频器 失真成因时往往以此模型为依据。
7.2.2 变频器的技术指标
组合频率干扰由有用信号产生,与外 界干扰信号无关,它不能靠提高前端电路 的选择性来减少干扰。具体方法有:① 合 理进行中频和本振频率的安排,提高最低 干扰点的阶数( q+p 的值);② 优化混频 电路,使有用信号强度增强,无用信号强 度减弱、分量减少。对前者,可考虑选用 中频大于输入信号载频的高中频方案;后 者的具体情况可参见7.4节的混频电路分析。
②在发射设备中经常利用变频器来改
变载频频率的大小(参见8.3.2节的“最大
线性频偏与频偏扩展的方法”);③ 在频 率合成器中,也常用变频器来完成频率加 减运算,从而由基本频率信号得到不同于 原频率的新信号(参见第九章的图9-3-1和 思考题与练习题9-9
如图7-2-1(b)所示在混频器的两个输入 电压中,一个是载频为 fc 的已调波,另一 个是频率为 fL 的本振信号,其输出信号的 载波频率为fI,称为中频,该信号称为中频 信号。所谓中频是指解调结果 vΩ(t) 的信号 频率与系统输入已调波 vc(t) 的信号频率之 间的过渡频率,其大小不一定小于已调波 的信号频率。
第七章
变频(或混频)的 功能与实现
变频或混频的基本功能是将输入频带
信号的频谱位移到新的频率范围内,即频
谱的线性搬移,这类似于调制信号经调幅 变换前后的频谱变换关系。
7.1 概 述
7.2 变频(或混频)器的构成和技术指标
7.3 变频(或混频)干扰和失真 7.4 变频(或混频)电路与干扰抑制 7.5 电路与信号和系统的关系
谱与本振频率的加或减的数学功能。如果
本振信号由外部其它电路提供,则称变频
电路为它激式混频器,或简称为混频器;
如果所用本振信号是变频电路自身产生,
则称为自激式混频器,或简称为变频器。
7.2 变频(或混频)器的构 成和技术指标
对于后者,主要例子有:① 利用变频 器可以实现,将波段内的已调信号变为与 输入载波无关的、并具有固定载频的中频 信号,并在此基础上进行高性能的选频放 大,最后再检波的超外差式接收解调方案 (进一步的说明参见题图7-5);
5.
变频器的中频输出信号中可能包含很 多频率分量,但其中只有一个频率分量是 有用的,在接收机中反映为中频。
6.
变频器的失真有频率失真和非线性失 真。
7.3 变频(或混频)干扰和失真
显然,与这些组合频率对应的频率变 换通道 ( 简称变频通道 ) 中,我们只关心使 输出落入有用信号频率范围内的信号变换 通道。通常我们称这些无用信号为变频(或 混频)干扰和失真。
7.1 概
述
实现变频的电路有混频器和变频器两 类。根据调幅电路和同步解调的频率搬移 特性的实现机理,我们可以想到实现变频 时应该有两个不同的输入信号。其中,一 个是单一频率的等幅正弦波,也称为本振 信号,它不携带信息,仅作为一个参考标 准;另一个是需要进行中心频率位移的频 带输入信号。
变频电路在本质上应实现输入信号频
图 7 2 1 变 频 器 的 作 用 示 意 图
-
如中波广播收音机的接收频率范围为 535~1605kHz,固定中频为465kHz,变频 器属于下变频,由于中频低于接收波段的 最低频率,我们也称此变频方案为低中频
方案。
7.2.1 变频器的组成和工作原理
根据非线性器件能产生新的频率分量 的原理,当两个频率不同的正弦电压同时 作用于非线性器件时,在它的输出信号中 会产生由两输入频率形成的众多频率组合
2.
组合副波道干扰是指外来干扰电压vM
与本振电压 vL,在混频非线性作用下形成
的假中频,信号环境如图7-3-2所示。
图7-3-2 组合副波道干扰形成环境
(1)
在 (7-3-8) 式中,取 p=0,q=1,即 fM =fI时,可以形成干扰。常称此干扰为中频 干扰。
(2)
从图上可看到,fM fc对称地位于fL 的两侧,即显现为镜像关系,因此,称 fM 为镜像干扰。
1.变频增益
变频增益是表征变频器将输入信号转 化成输出中频有用信号的能力的技术指标, 如电压或功率增益。
若输出有用信号为电流波,我们可以 采用电导增益(或变频跨导)来表征变频 器将输入信号转化成输出中频信号的能力。
2.
动态范围是指变频器能正常工作,而 性能未显著下降所允许的输入信号电平范 围。
图7-3-3 镜像干扰的频率关系
3.
交叉调制干扰也称交调失真,它是有 用信号 vS、干扰信号 vM 和本振信号 vL 通过 混频器组合后形成的。 混频器中,除了非线性器件的四次方 项外,更高的偶次方项也可形成交调干扰, 但幅值较小,一般可不考虑,由于混频器 正常工作的中频是由二次项产生的,其中 本振电压占了一阶,所以习惯上仍将四次 方项产生的交调称为三阶交调。