超外差式接收機簡介

超外差式接收機簡介——射電天文望遠鏡接收終端張景洋發(fā)展歷史及前景展望發(fā)展歷史超外差原理最早是由E.H.阿姆斯特朗于1918年提出的。這種方法是為了適應(yīng)遠程通信對高頻率、弱信號接收的需要，在外差原理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。外差方法是將輸入信號頻率變換為音頻，而阿姆斯特朗提出的方法是將輸入信號變換為超音頻，所以稱之為超外差。發(fā)展歷史及前景展望1919年利用超外差原理制成超外差接收機。這種接收方式的性能優(yōu)于高頻（直接）放大式接收，所以至今仍廣泛應(yīng)用于遠程信號的接收，并且已推廣應(yīng)用到測量技術(shù)等方面發(fā)展歷史及前景展望20世紀70年代首次提出的蜂窩系統(tǒng)，使得微波技術(shù)走向大眾，極大地促進了微波技術(shù)的發(fā)展。Maxwell方程包含了整個電磁領(lǐng)域的基礎(chǔ)和定律，全面而準(zhǔn)確地描述了電磁現(xiàn)象，加上后來科研和工程人員的大量分析，試驗研究和工程開發(fā)，使得微波工程成為一門地學(xué)科。一個蜂窩系統(tǒng)發(fā)展歷史及前景展望由于缺少可靠的微波源和其他元件，20世紀初無線電技術(shù)的發(fā)展主要發(fā)生在高頻和甚高頻范圍。1936年后，Southworth和BarronY對時波導(dǎo)進行了重新研究，通過實驗證明了波導(dǎo)可以作為窄帶傳輸媒介，以傳輸高功率信號。20世紀40年代第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達的出現(xiàn)和發(fā)展使得微波理論和技術(shù)得到根本的重視。在美國，麻省理工學(xué)院建立了輻射實驗室來發(fā)展雷達的理論和技術(shù)。20世紀50年代晶體管出現(xiàn)，加上60年代微波集成電路的使用，使在基片上構(gòu)成微波系統(tǒng)得以實現(xiàn)。發(fā)展歷史及前景展望前景展望目前的超外差接收模塊主要用于民用設(shè)備，如：汽車電子RKE/PKE、BCM/ECU，電動門窗GDO、安防，智能家居控制，遙控智能控制，消費類無線遙控電子產(chǎn)品，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。深圳市晶美潤科技生產(chǎn)的ASK超外差無線接收模塊發(fā)展歷史及前景展望右圖為2007年1月17日，安裝在昆明鳳凰山云南天文臺的大型射電望遠鏡以我國“探測1號”繞地球衛(wèi)星為目標(biāo)進行軌道測量。這臺大型射電望遠鏡直徑40米，重約400噸，天線展開面積相當(dāng)于4個籃球場。超外差接收機的結(jié)構(gòu)超外差原理如圖1。本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號，輸入信號是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號,通常f1＞fc。這兩個信號在混頻器中變頻,輸出為差頻分量,稱為中頻信號,fi=f1-fc為中頻頻率。超外差接收機的結(jié)構(gòu)圖2表示輸入為調(diào)幅信號的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號相同。因此，中頻信號保留了輸入信號的全部有用信息。超外差接收機的結(jié)構(gòu)

超外差原理的典型應(yīng)用是超外差接收機（圖3）。從天線接收的信號經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號一起加入混頻器變頻，得到中頻信號，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號時，可以用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數(shù)值。

超外差接收機的分析接收機的輸入信號uc往往十分微弱（一般為幾微伏至幾百微伏），而檢波器需要有足夠大的輸入信號才能正常工作。因此需要有足夠大的高頻增益把uc放大。早期的接收機采用多級高頻放大器來放大接收信號，稱為高頻放大式接收機。后來廣泛采用的是超外差接收機,主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號。和高頻放大式接收機相比，超外差接收機具有一些突出的優(yōu)點。

容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。具有較高的選擇性和較好的頻率特性。這是因為中頻頻率fi是固定的，所以中頻放大器的負載可以采用比較復(fù)雜、但性能較好的有源或無源網(wǎng)絡(luò)，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器（見電子陶瓷）、聲表面波濾波器（見聲表面波器件）等。超外差接收機的分析容易調(diào)整。除了混頻器之前的天線回路和高頻放大器的調(diào)諧回路需要與本地振蕩器的諧振回路統(tǒng)一調(diào)諧之外，中頻放大器的負載回路或濾波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號時不需再調(diào)整。超外差接收機的主要缺點是電路比較復(fù)雜，同時也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等(見混頻器)。當(dāng)接收頻率為fc的信號時,如果有一個頻率為f婞=f1+fi的信號也加到混頻器的輸入端，經(jīng)混頻后也能產(chǎn)生|f1-f婞|=fi的中頻信號,形成對原來的接收信號fc的干擾，這就是像頻干擾。超外差接收機的分析解決這個問題的辦法是提高高頻放大器的選擇性，盡量把由天線接收到的像頻干擾信號濾掉。解決這個問題的辦法是提高高頻放大器的選擇性，盡量把由天線接收到的像頻干擾信號濾掉。 二次變頻超外差接收機的框圖如圖4。第一中頻頻率選得較高，使