超外差接收机中的零频率和中频率

分享到:

超外差接收机中使用的缩写词“IF”代表“中频”,所以对于一个追求语言纯粹的人,本文标题中出现了“频率频率”的并列就显得荒谬。但是我决定不在意。谈论一款中频器件或电路或系统或其它任何东西都太简单了,所以我要恳请你的宽容。

超外差原理是,任何频率的输入信号都与“本地振荡器”的频率“混合”,在我们称为IF的“中频”产生新的信号。在典型的AM收音机中,IF是455kHz;而在典型的FM收音机中,IF是10.7MHz。在这两种情况下,本地振荡器都以输入信号的频率运行,但由IF移频。如果你在纽约市收听WINS的AM电台,选台到1010kHz,则本地振荡器将以1465kHz的频率工作。

但这里我们将看到一种混频安排,其中本地振荡器以输入信号的频率运行,产生零赫的IF,正如标题所说。

下图是用于超外差接收的零频率IF级,只要其频率wm = 2×pi×fm足够接近第二本地振荡器频率wc= 2×pi×fc,输入#1就被传递到输出。输入频率有多接近必须借助一对低通滤波器来设置。两个低通滤波器的截止频率越低,选择范围越窄。

c09b6dbc-e57c-418f-b412-1971535a9f66

图1:零频率IF和公式,首次考查。

理想的乘法器是我们的混频器。其操作基于三角函数公式:cos a x cos b = ½ x (cos (a+b) + cos (a-b)) ,如图1所示。

但是,可以用另一种方式应用这种代数关系。我们可以用“a”代表“wc”,“b”代表“wm”,或者反过来,都没关系。

ad9e9fd8-d783-4496-ab3c-e53524f90f87

图2:零频率IF和公式,第二次考查。

在这种情况下,我们使用等价三角函数公式:cos b x cos a = ½(cos (b+a) + cos (b-a))。

这种差别并没产生什么不同,图1和图2的最终结果相同。采用 SPICE的零频率IF仿真如图3所示。

bb0c7529-d180-42c9-90a8-c41e8e7535c2

图3:采用 5kHz低通滤波器零频率IF仿真。

...或更窄的带通,像图4那样。

7469c10b-d6d0-4809-ae9f-fb7d308fa95e

图4:采用约500Hz低通滤波器的零频率IF仿真。

整个带通是低通滤波器截止频率的两倍。使用1MHz的本地振荡器频率,针对图中显示的单个RC滤波器,计算出的带通如图5所示。

6b40e8a4-2b7c-4fdc-9d9f-c84abf89a01f

图5:零频率IF带通。

要注意10:1的带宽比与10:1的低通滤波器截止频率比,它们为:1/(2 pi x 3160 x 0.01E-6) = 5037 Hz ...和... 1/(2 pi x 3160 x 0.1E-6) = 503.7Hz。

这项技术被应用于美国海军CVA VAST测试系统的Building Block 38(BB38)中,BB38被称为低频波分析仪。但零频IF并非 源于此,而是借鉴现已停产的惠普HP3590A分析仪。

然而,戏法只能玩一次。四混频器可能会受到DC偏移的干扰。为避免这个问题,用极低频高通角对低通滤波器实施直流阻断。结果,IF带通在中心频率处具有无限深但非常窄的陷波。

 

继续阅读
基带、射频,到底是干什么用的?

现在都流行“端到端”,我们就以手机通话为例,观察信号从手机到基站的整个过程,来看看基带和射频到底是干什么用的。

WiFi信号穿墙的原理是什么?如何让你的信号变得更好?

我们来聊聊WiFi版本和速率,如何穿墙以及怎样设计自家的无线网络这一系列的问题。希望看完之后,你会对WiFi穿墙这个问题能够了然于胸,并能对家庭WiFi组网方案能略知一二。

无人机刺杀总统,这种事情如何用技术手段避免?

委内瑞拉总统马杜罗在首都加拉加斯出席一场军队纪念活动电视讲话时,现场发生了爆炸。

频谱分析种负频率的物理意义

在对任何信号进行傅立叶分析时,得出的频谱为复数,且其频率范围将从-∞~∞。对于负频率以及该范围的频谱,应当如何理解?它有没有物理意义?是一个还缺乏讨论,因而没有统一看法的问题,本文将对此进行讨论。

室分实战手册

室内分布是指将基站信号引入室内,解决室内盲区覆盖的一种信号覆盖方式。室内分布系统主要由信号源和室内分布系统两部分组成 。