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      頻率變換電路的概要

      發布時間:2010-06-18

      中心議題:
      • 頻率變換的目的
      • 頻率變換的方法
      解決方案:
      • 使用乘算電路


      頻率變換電路也稱之為頻率變頻器(Converter),為高頻率電路獨特的電路方式。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變換為另外的頻率的一種電路。其構成如圖l所示,假設輸入信號頻率為fs,局部振蕩電路的振蕩頻率為fosc,則經過頻率變換后,可以得到(fs+fosc)與(fs-fosc)的信號輸出。


      圖1頻率變換電路的工作原理

      (將二種信號合成,可以得到和或差的信號)


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

      圖2所示的為在傳送接收機內所使用的頻率變換電路。其中的(a)為在接收機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,經過頻率變換電路變換成為中間頻率(IF信號)。

      為何要如此處理呢?如果將同一頻率的高頻率信號維持原狀,一直放大,則在電路中,由于雜散結合等因素,會很容易產生振蕩。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。
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      在圖(b)的傳送機中,在做調變工作原理時,所使用的載波頻率不要太高,便可以維持電路的穩定。另外,從濾波器的選擇度觀點來說,也希望所使用的調變為數MHz,也即是,載波頻率較低些,然后經過率變換電路后,便可以達到所需要的頻率。
      會產生相互調變特性的影響

      在接收機或傳送機,由于使用頻率變換電路,可以使性能改善。但是,也有其缺點。特別是在接收機方面,會產生相互調變失真特性(波形的失真)的問題。在高頻率放大電路與頻率變換電路中,容易發生相互調變波。在頻率變換電路中,也可以使用截取點(InterceptPoint)表示相互調變特性。

      由于頻率變換電路的非直線部分所產生的相互調變波有2次,3次,5次……等,但是,最容易發生問題的是3次相互調變波。在位準增大,于信號波附近所發生的3次相互調變波,最成為問題。


      圖3在頻率變換電路所發生的相互調變
      (干擾波也會經過頻率變換,成為(2f1-f2或(2f2-f1)。此一信號在接收頻帶內便會構成問題)。

      圖3所示的為信號波由于相互調變波,所產生的干擾狀態,圖(a)為頻率變換電路的輸入信號。相對于信號波fs,有二個干擾信號f1,f2存在。

      圖(b)為經過頻率變換后的輸出信號的頻譜。由于f1,f2的干擾信號,會產生3次相互調變波的(2f1-f2與(2f2-f1)。

      此一3次相互調變波存在于信號波fs的頻帶范圍內,會使信號波受到干擾。

      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
      (根據三角函數的公式,乘算電路可以得到原來信號的和與差信號。)

      在乘算電路中,可以將二個信號乘算,以得到其和與差的頻率信號。

      假設此二個信號為Asin(2fint)與Bsin(2fosct),將此經過乘算電路后,根據三角函數的公式,可以得到原來頻率的和與差頻率的信號。


      由此可以看出輸出有(fin+fosc)與(fin-fosc)信號成分。

      使用(fin+fosc)可以提高頻率,使用(fin-fosc可以降低頻率。
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