關(guān)于零頻率IF的相關(guān)設(shè)計(jì)

超外差原理是，任何頻率的輸入信號(hào)都與“本地振蕩器”的頻率“混合”，在稱為IF的“中頻”產(chǎn)生新的信號(hào)。本設(shè)計(jì)實(shí)例將介紹一種混頻安排，其中本地振蕩器以輸入信號(hào)的頻率運(yùn)行，產(chǎn)生零赫的IF。

超外差接收機(jī)中使用的縮寫(xiě)詞“IF”代表“中頻”，所以對(duì)于一個(gè)追求語(yǔ)言純粹的人，本文標(biāo)題中出現(xiàn)了“頻率頻率”的并列就顯得荒謬。但是我決定不在意。談?wù)撘豢钪蓄l器件或電路或系統(tǒng)或其它任何東西都太簡(jiǎn)單了，所以我要懇請(qǐng)你的寬容。

超外差原理是，任何頻率的輸入信號(hào)都與“本地振蕩器”的頻率“混合”，在我們稱為IF的“中頻”產(chǎn)生新的信號(hào)。在典型的AM收音機(jī)中，IF是455kHz；而在典型的FM收音機(jī)中，IF是10.7MHz。在這兩種情況下，本地振蕩器都以輸入信號(hào)的頻率運(yùn)行，但由IF移頻。如果你在紐約市收聽(tīng)WINS的AM電臺(tái)，選臺(tái)到1010kHz，則本地振蕩器將以1465kHz的頻率工作。

但這里我們將看到一種混頻安排，其中本地振蕩器以輸入信號(hào)的頻率運(yùn)行，產(chǎn)生零赫的IF，正如標(biāo)題所說(shuō)。

下圖是用于超外差接收的零頻率IF級(jí)，只要其頻率wm = 2×pi×fm足夠接近第二本地振蕩器頻率wc= 2×pi×fc，輸入＃1就被傳遞到輸出。輸入頻率有多接近必須借助一對(duì)低通濾波器來(lái)設(shè)置。兩個(gè)低通濾波器的截止頻率越低，選擇范圍越窄。

圖1：零頻率IF和公式，首次考查。

理想的乘法器是我們的混頻器。其操作基于三角函數(shù)公式：cos a x cos b = ? x (cos (a+b) + cos (a-b)) ，如圖1所示。

但是，可以用另一種方式應(yīng)用這種代數(shù)關(guān)系。我們可以用“a”代表“wc”，“b”代表“wm”，或者反過(guò)來(lái)，都沒(méi)關(guān)系。

圖2：零頻率IF和公式，第二次考查。

在這種情況下，我們使用等價(jià)三角函數(shù)公式：cos b x cos a = ?(cos (b+a) + cos (b-a))。

這種差別并沒(méi)產(chǎn)生什么不同，圖1和圖2的最終結(jié)果相同。采用 SPICE的零頻率IF仿真如圖3所示。

圖3：采用 5kHz低通濾波器零頻率IF仿真。

...或更窄的帶通，像圖4那樣。

圖4：采用約500Hz低通濾波器的零頻率IF仿真。

整個(gè)帶通是低通濾波器截止頻率的兩倍。使用1MHz的本地振蕩器頻率，針對(duì)圖中顯示的單個(gè)RC濾波器，計(jì)算出的帶通如圖5所示。

圖5：零頻率IF帶通。

要注意10：1的帶寬比與10：1的低通濾波器截止頻率比，它們?yōu)椋?/(2 pi x 3160 x 0.01E-6) = 5037 Hz ...和... 1/(2 pi x 3160 x 0.1E-6) = 503.7Hz。

這項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于美國(guó)海軍CVA VAST測(cè)試系統(tǒng)的Building Block 38（BB38）中，BB38被稱為低頻波分析儀。但零頻IF并非 源于此，而是借鑒現(xiàn)已停產(chǎn)的惠普HP3590A分析儀。

然而，戲法只能玩一次。四混頻器可能會(huì)受到DC偏移的干擾。為避免這個(gè)問(wèn)題，用極低頻高通角對(duì)低通濾波器實(shí)施直流阻斷。結(jié)果，IF帶通在中心頻率處具有無(wú)限深但非常窄的陷波。