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【图】频率变换电路基础知识及作用
(2016-12-31 0:27:00)
频率变换电路基础知识及作用

频率变换电路基础知识及作用



频率变换电路也称之为频率变频器(Converter),为高频率电路独特的电路方式。如大家所详知的超外差(Superheterodyne)方式,便为频率变换的一种方式。

频率变换电路可以将HF~VHF~UHF等的宽频带频率信号变换为任意的频率范围。



频率变换的的作用

频率变换电路为将输入信号变换为另外的频率的一种电路。其构成如图l所示,假设输入信号频率为fs,局部振荡电路的振荡频率为fosc,则经过频率变换后,可以得到(fs+fosc)与(fs-fosc)的信号输出。





图1 频率变换电路的工作原理

(将二种信号合成,可以得到和或差的信号)





图2传送接收机的频率变换电路的作用

(此为可以将频率变换成为此原来频率更高或更低的频率,以便可以简单处理所需的信号频率。)



图2所示的为在传送接收机内所使用的频率变换电路。其中的(a)为在接收机所使用的频率变换电路,称为超外差方式。此为将天线所输入的高频率信号,经过频率变换电路变换成为中间频率(IF信号)。



为何要如此处理呢?如果将同一频率的高频率信号维持原状,一直放大,则在电路中,由于杂散结合等因素,会很容易产生振荡。如果利用变频电路,将其改变成为频率较低的中间频率,则可以有效地使用滤波器,且可以改善选择度。

在图(b)的传送机中,在做调变工作原理时,所使用的载波频率不要太高,便可以维持电路的稳定。另外,从滤波器的选择度观点来说,也希望所使用的调变为数MHz,也即是,载波频率较低些,然后经过率变换电路后,便可以达到所需要的频率。






在接收机或传送机,由于使用频率变换电路,可以使性能改善。但是,也有其缺点。特别是在接收机方面,会产生相互调变失真特性(波形的失真)的问题。在高频率放大电路与频率变换电路中,容易发生相互调变波。在频率变换电路中,也可以使用截取点(InterceptPoint)表示相互调变特性。

由于频率变换电路的非直线部分所产生的相互调变波有2次,3次,5次……等,但是,最容易发生问题的是3次相互调变波。在位准增大,于信号波附近所发生的3次相互调变波,最成为问题。





图3在频率变换电路所发生的相互调变

(干扰波也会经过频率变换,成为(2f1-f2或(2f2-f1)。此一信号在接收频带内便会构成问题)。



图3所示的为信号波由于相互调变波,所产生的干扰状态,图(a)为频率变换电路的输入信号。相对于信号波fs,有二个干扰信号f1,f2存在。

图(b)为经过频率变换后的输出信号的频谱。由于f1,f2的干扰信号,会产生3次相互调变波的(2f1-f2与(2f2-f1)。

此一3次相互调变波存在于信号波fs的频带范围内,会使信号波受到干扰。






频率变换的原理……使用乘法电路

频率变换电路本身便是一种模拟信号的乘法电路。图4所示的为乘法电路的方块图。





图4频率变换为利用乘法电路

(根据三角函数的公式,乘法电路可以得到原来信号的和与差信号。)



在乘法电路中,可以将二个信号乘法,以得到其和与差的频率信号。

假设此二个信号为Asin(2fint)与Bsin(2fosct),将此经过乘法电路后,根据三角函数的公式,可以得到原来频率的和与差频率的信号。





由此可以看出输出有(fin+fosc)与(fin-fosc)信号成分。

使用(fin+fosc)可以提高频率,使用(fin-fosc可以降低频率。





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