短波收音机混频威廉希尔官方网站 原理分析

超外差收音机中把接收来的外来信号频率变换为465KHz（或450KHz）的固定中频信号，并通过这种方式来提高收音机的灵敏度及邻道选择性。

因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。一般来说，如果器件本身即产生振荡信号又实现变频，则称之为变频器；如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。现在多将它们混为一谈。
混频威廉希尔官方网站 实现了信号频谱的搬移，在理论上主要是通过两个信号相乘来实现。如设输入信号Fs（t）＝Cos(at)，本地振荡信号Fo（t）＝Cos(bt)，a、b代表频率，若在混频器中实现相乘，则输出Fi＝Fs*Fo，由三角变换式可知其中含有Cos[(a-b)t]，从而实现了频谱搬移。

二、    常见混频威廉希尔官方网站

主要由三类：老式的晶体管混频器，通信中常见的二极管混频器和收音机中常用的差分对混频器。这三类中又根据不同的威廉希尔官方网站 再分类，我们这里只就他们的基本原理和特性进行讨论，不再详细的分析具体威廉希尔官方网站 。

1.晶体管混频器
    该威廉希尔官方网站 主要原理是将本振信号和输入信号同时加在晶体管上（根据加入方法的不同还有分类），混频时晶体管跨导随本振电压周期性变化，在变化中产生各种频率分量。当输入信号为Fs＝VmCos(at)时典型输出为：
Ic＝Ic0+Icm1Cos(at)…+VmCos(a-b)t…  （a、b代表频率）
可见，它的主要优点就是变频增益较高，但动态范围小、组合频率太多（2a、 3a 2b、 3b、 2a-b、 3a-b …）、噪声也大所以已基本淘汰，只在老式收音机中可见。

2.二极管混频器
该威廉希尔官方网站 一般利用二极管开关混频原理。一般典型输出：
I=S(t)*Fs 其中S(t)为开关函数，其频率和本振频率一样。
它具有组合频率少、动态范围大、噪声小等优点，所以在高质量的通信机中较常见。它的主要缺点是没有变频增益（威廉希尔官方网站 一般由无源元件构成）。

3.差分对混频器
该威廉希尔官方网站 常见于集成威廉希尔官方网站 中，如果设计得好可以实现较好的相乘功能。主要优点是组合频率少，缺点是噪声较大、动态范围不宽。如SONY的CXA1019集成块中变频器使用的就是该类威廉希尔官方网站 。

三、    混频器的干扰

从上面的分析中可以看到，混频器的非线性导致了大量组合频率的出现。这些组合频率的干扰对收音机的性能造成了很大的影响。下面我们就来简单分析一些主要的干扰和减小这些干扰的措施。

1. 组合频率干扰
由混频器非线性而产生的组合频率Fk可统一表示为：
Fk＝p Fo－q Fs  或  Fk＝－p Fo＋q Fs （p、q都是整数）
如果这一频率接近于中频Fi，它也会进入中频放大器，经检波后产生干扰哨声。将上式中的Fk用Fi来代替，并将它们联立，可得到一个公式：
Fs≈ Fi
上式说明当中频Fi一定时，只要输入信号（无论是有用信号还是干扰）频率接近上式算出来的数值就可能产生干扰哨声。由p、q取不同的值可以得到Fs／Fi的不同比值。当q、p在小于10的范围内取值时（随着p、q的不断增大，混频器对它们的衰减也不断增大。q>=10后由于衰减太大可忽略不计），典型的Fs／Fi为：

1、2、1、3、0.66、1.5、4、0.5、1、2、5、0.4、0.75、1.33、2.5、0.33、0.6、1、0.286、0.5  （越往后干扰信号的幅度越小）

也就是说如果输入干扰信号Fg与中频Fi的比值接近上述数值就有可能发生啸叫。例如一般收音机取中频为465KHz。在整个短波范围内（2～30MHz），Fg／Fi＝4.3～65满足这一范围的组合干扰点很少。若中频取70MHz，则Fg／Fi＝0.029～0.43，满足这一范围的干扰点也不多。再若中频取10.7MHz，相应的Fg／Fi＝0.187～2.8，满足这一范围的干扰较多。

一般来说减小组合频率干扰的措施主要有二点：一是正确选择中频（465KHz、70MHz等）；二是选用产生组合频率少的器件或威廉希尔官方网站 （如场效应管等），这些器件和威廉希尔官方网站 的特性能有效地抑制组合频率的产生。

2.    镜像干扰

通常，本振信号频率Fo比信号频率Fs高一个中频，即Fo＝Fs＋Fi。若有一个干扰信号频率为Fg＝Fs＋2Fi＝Fi＋Fo，进入混频器则可出现：

Fg－Fo＝Fo＋Fi－Fo＝Fi

可见该干扰能通过中频放大器进入检波器并产生镜像干扰。若本振信号频率Fo比信号频率Fs低一个中频，同理可推出Fg＝Fs－2Fi时产生镜像干扰。

从上面的分析可见，产生镜像干扰的条件有二：一是干扰信号Fg能进入混频器，如果采用较好的高放调谐回路或滤波器就能有效地防止干扰信号的进入。二是干扰信号频率为Fg＝Fs＋2Fi，如果把中频Fi取得大一些，让Fg远离短波波段则干扰信号就算是进入检波器也不会产生较大的干扰。但是如果Fi较大，则中频放大器的稳定性、增益和选择性都不能做的很高，那怎么办？这时一般就采用二次变频威廉希尔官方网站 解决了。

3. 其他干扰

以上的干扰都是干扰信号Fg、本振Fo经过混频器非线性变换后产生的接近中频而引起的干扰。另外，当干扰Fg和有用信号Fs同时进入混频器时它们之间还会进行混频：±q Fs±p Fg 如果混频的结果接近中频也会产生干扰（交调或互调干扰）。但是现在的收音机一般都采用了场效应管作为混频器件，而场效应管的转移特性近似于平方律特性，三次方以上的项几乎可以忽略，所以交调和互调干扰都很小，由于时间和篇幅的限制下面我们就不作详细的讨论了。

四、    总结

1.    对于使用一般元器件的收音机高放部分最好加上调谐回路，如果由于成本或技术的原因无法加也最少给每个米波段加上固定滤波器。因为在高放部分把干扰信号清理干净对减少混频威廉希尔官方网站 的干扰有决定性的作用。

2.    正确选择一个合适的中频非常重要，特别是二次变频的收音机。第一变频选高一点有利于降低组合频率干扰和镜像干扰。

3.    采用优质的元器件可大大降低交调和互调干扰的影响，对噪声的抑制也有一定的帮助。

4.    主要参考书目：

张肃文 陆兆熊 《高频电子线路（第三版）》 高等教育出版社 1993.06
谢嘉奎 主编《电子线路——非线性部分》高等教育出版社 2000.05

作者：高翔