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零频率IF

发布时间:2018-03-16 来源:John Dunn 责任编辑:wenwei

【导读】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”,在称为IF的“中频”产生新的信号。本设计实例将介绍一种混频安排,其中本地振荡器以输入信号的频率运行,产生零赫的IF。
 
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。
 
零频率IF
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。
 
零频率IF
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。
 
零频率IF
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。
 
零频率IF
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。
 
零频率IF
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