頻率變換電路的概要

頻率變換電路的概要

頻率變換電路也稱之為頻率變頻器(Converter)，為高頻率電路獨(dú)特的電路方式。如大家所詳知的超外差(Superheterodyne)方式，便為頻率變換的一種方式。
頻率變換電路可以將HF~VHF~UHF等的寬頻帶頻率信號(hào)變換為任意的頻率范圍。

頻率變換的目的
頻率變換電路為將輸入信號(hào)變換為另外的頻率的一種電路。其構(gòu)成如圖l所示，假設(shè)輸入信號(hào)頻率為fs，局部振蕩電路的振蕩頻率為fosc，則經(jīng)過(guò)頻率變換后，可以得到(fs+fosc)與(fs-fosc)的信號(hào)輸出。

圖1 頻率變換電路的工作原理
(將二種信號(hào)合成，可以得到和或差的信號(hào))?

圖2傳送接收機(jī)的頻率變換電路的作用
(此為可以將頻率變換成為此原來(lái)頻率更高或更低的頻率，以便可以簡(jiǎn)單處理所需的信號(hào)頻率。)

圖2所示的為在傳送接收機(jī)內(nèi)所使用的頻率變換電路。其中的(a)為在接收機(jī)所使用的頻率變換電路，稱為超外差方式。此為將天線所輸入的高頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率變換電路變換成為中間頻率(IF信號(hào))。

為何要如此處理呢？如果將同一頻率的高頻率信號(hào)維持原狀，一直放大，則在電路中，由于雜散結(jié)合等因素，會(huì)很容易產(chǎn)生振蕩。如果利用變頻電路，將其改變成為頻率較低的中間頻率，則可以有效地使用濾波器，且可以改善選擇度。
在圖(b)的傳送機(jī)中，在做調(diào)變工作原理時(shí)，所使用的載波頻率不要太高，便可以維持電路的穩(wěn)定。另外，從濾波器的選擇度觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，也希望所使用的調(diào)變?yōu)閿?shù)MHz，也即是，載波頻率較低些，然后經(jīng)過(guò)率變換電路后，便可以達(dá)到所需要的頻率。

會(huì)產(chǎn)生相互調(diào)變特性的影響
在接收機(jī)或傳送機(jī)，由于使用頻率變換電路，可以使性能改善。但是，也有其缺點(diǎn)。特別是在接收機(jī)方面，會(huì)產(chǎn)生相互調(diào)變失真特性(波形的失真)的問(wèn)題。在高頻率放大電路與頻率變換電路中，容易發(fā)生相互調(diào)變波。在頻率變換電路中，也可以使用截取點(diǎn)(InterceptPoint)表示相互調(diào)變特性。
由于頻率變換電路的非直線部分所產(chǎn)生的相互調(diào)變波有2次，3次，5次……等，但是，最容易發(fā)生問(wèn)題的是3次相互調(diào)變波。在位準(zhǔn)增大，于信號(hào)波附近所發(fā)生的3次相互調(diào)變波，最成為問(wèn)題。

圖3在頻率變換電路所發(fā)生的相互調(diào)變
(干擾波也會(huì)經(jīng)過(guò)頻率變換，成為(2f1-f2或(2f2-f1)。此一信號(hào)在接收頻帶內(nèi)便會(huì)構(gòu)成問(wèn)題)。
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圖3所示的為信號(hào)波由于相互調(diào)變波，所產(chǎn)生的干擾狀態(tài)，圖(a)為頻率變換電路的輸入信號(hào)。相對(duì)于信號(hào)波fs，有二個(gè)干擾信號(hào)f1,f2存在。
圖(b)為經(jīng)過(guò)頻率變換后的輸出信號(hào)的頻譜。由于f1，f2的干擾信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生3次相互調(diào)變波的(2f1-f2與(2f2-f1)。
此一3次相互調(diào)變波存在于信號(hào)波fs的頻帶范圍內(nèi)，會(huì)使信號(hào)波受到干擾。

頻率變換的原理……使用乘算電路
頻率變換電路本身便是一種模擬信號(hào)的乘算電路。圖4所示的為乘算電路的方塊圖。

圖4頻率變換為利用乘算電路
(根據(jù)三角函數(shù)的公式，乘算電路可以得到原來(lái)信號(hào)的和與差信號(hào)。)

在乘算電路中，可以將二個(gè)信號(hào)乘算，以得到其和與差的頻率信號(hào)。
假設(shè)此二個(gè)信號(hào)為Asin(2fint)與Bsin(2fosct)，將此經(jīng)過(guò)乘算電路后，根據(jù)三角函數(shù)的公式，可以得到原來(lái)頻率的和與差頻率的信號(hào)。

由此可以看出輸出有(fin+fosc）與(fin-fosc）信號(hào)成分。
使用(fin+fosc)可以提高頻率，使用(fin-fosc可以降低頻率。