二次變頻和像頻干擾

二次變頻和像頻干擾本文是根據(jù)上世紀(jì)八十年代初的讀書筆記整理的，筆記的內(nèi)容來(lái)自蘇聯(lián)專家在一九六零年在哈軍工的講稿，該專家在一九五三年主持設(shè)計(jì)了蘇軍舉世著名的克勞克短波通信機(jī)。一九五六年在留學(xué)美國(guó)的鄭博士帶領(lǐng)下，714成功地仿制了該機(jī)，命名為56式。本文的內(nèi)容是一九四八年建立起來(lái)的，老一輩無(wú)線電工非常熟悉這些常識(shí)，現(xiàn)在人們已經(jīng)遺忘了，因而在論壇里不少人質(zhì)疑它的正確性。后經(jīng)北廣的郭教授修改后，在此獻(xiàn)給廣大廣播愛好者。1、像頻干擾和危害性短波接收機(jī)存在三大干擾，同頻干擾、鄰頻干擾和像頻干擾。同頻干擾在硬件上沒(méi)有辦法解決，只能用方向性天線來(lái)避開干擾，如果干擾與接收信號(hào)來(lái)自同一方向，這種方法就失靈了。在數(shù)字信號(hào)處理中，可用帶內(nèi)陷波器減輕和消除同頻干擾，這只能在DSP中用軟件實(shí)現(xiàn)。鄰頻干擾可用同步檢波消除，電路已相當(dāng)成熟（另文介紹）。像頻干擾就得用二次或多次變頻來(lái)解決，這就是本文討論的內(nèi)容。像頻是超外差收音機(jī)特有的現(xiàn)象，在一個(gè)高差式機(jī)中，設(shè)信號(hào)頻率為fs，振蕩頻率為3中頻fid=。一fs，在比f(wàn)s高二個(gè)中頻處就有一個(gè)頻率九，它象是以。為鏡子，站在fs處看到的鏡像，所以稱像頻，如圖1所示。A一』fidfSfcfm圖1、高差式變頻的像頻像頻如果位于輸入回路的通頻帶內(nèi)，通過(guò)外差的變頻作用就會(huì)把像頻位置以及附近的電臺(tái)信號(hào)搬移到中頻帶內(nèi)，對(duì)接收信號(hào)形成干擾。如果像頻位置以及附近處無(wú)信號(hào)，就只增加了點(diǎn)噪聲，降低了信噪比；如果像頻處正好有一個(gè)電臺(tái)信號(hào)，該信號(hào)就會(huì)和接收信號(hào)差拍形成嘯叫，較強(qiáng)的像頻會(huì)喧賓奪主，抑制掉輸入信號(hào)；如果電臺(tái)信號(hào)不正好在像頻處，而是在像頻附近，則會(huì)形成混臺(tái)，產(chǎn)生偏調(diào)失真。像頻對(duì)接收機(jī)的干擾主要出現(xiàn)在短波段。在中波段，磁性天線的空載Q。都在200左右，設(shè)計(jì)值一般取Q°=100,即使在中波高端，輸入回路的通頻帶也不會(huì)大于20KHz,因此中波段的像頻抑制可輕松達(dá)到30dB以上。在短波高端，如果用磁棒或框形天線，這時(shí)線圈電感只有1微亨左右，Q=60?80,通頻帶約在310?500KHz,像頻干擾尚能達(dá)到15?20dB。如果用拉桿天線，70?85cm的拉桿天線相當(dāng)于8pF的電容與35?70Q的電阻串聯(lián)，這個(gè)電路加在輸入回路上后，線圈的Q值會(huì)下降到10以下，致使短波高端的通頻帶寬度會(huì)大于1.5MHz,像頻抑制會(huì)降到3dB左右。接收短波時(shí)遇到像頻干擾的概率到底有多大？全世界共有1.5萬(wàn)座短波廣播電臺(tái)，而國(guó)際廣播米波段只有526個(gè)頻道，平均每個(gè)頻道上有28個(gè)電臺(tái)。當(dāng)然各個(gè)電臺(tái)會(huì)在不同的時(shí)段采用不同的頻率廣播。統(tǒng)計(jì)表明，在亞洲像頻干擾的概率是百分之三十五。2、二次變頻抑制像頻干擾的原理版主在論壇上講：比如你做一個(gè)帶寬6KHz的濾波器，中心頻率是20MHz,Q=20MHz/6KHzg3333；而你做一個(gè)帶寬455KHz的濾波器，Q=20MHz/455KHz-44,所以二次變頻就那么回事，沒(méi)必要迷信它。這段話可看成是數(shù)學(xué)對(duì)二次變頻的注解。哲學(xué)家說(shuō)，數(shù)字是自然科學(xué)的燈塔，公式B=f°/Q的確啟發(fā)我們的前人發(fā)明了二次變頻，使我們愛好者今天仍從中得到恩賜。如圖2所示，在二次變頻中，設(shè)接收信號(hào)頻率是fs，一本振是匕，一中頻fidl=fcl-fs，只要把一中頻fid】選取得足夠高，第一像頻。尸fs+2fidl就遠(yuǎn)離fs，不會(huì)落入輸入通頻帶內(nèi)。二次變頻還會(huì)產(chǎn)生第二像頻品=九+品2二fldl+2fid2,由于第二中頻頻率較低，頻通帶很窄，第二像頻不會(huì)落入帶內(nèi)；并且品是一個(gè)固定頻率，可用陷波或吸收回路把它徹底抑制掉?？梢?，只要選擇足夠高的一中頻，即使用拉桿天線，短波高端的像頻抑制也容易做到40dB以上。fclfinl圖fclfinl圖2、高差式二次變頻的像頻3、一中頻如何選擇？二次變頻接收機(jī)中，選擇合適的一中頻對(duì)提高像頻抑制比是是至關(guān)重要的。如果一中頻選的較低，第一本振的穩(wěn)定性容易保證，但復(fù)蓋系數(shù)會(huì)大于1,振蕩頻率的范圍超過(guò)了一個(gè)倍頻程，波段變換必須改變電感，調(diào)諧機(jī)構(gòu)會(huì)復(fù)雜化。而且，像頻指標(biāo)做不好，在高端不會(huì)大于20dB。一中頻值一定要選在沒(méi)有電臺(tái)的空檔頻率上，例如中波與120和90米段之間的2MHz、3MHz等頻點(diǎn)上。二十年前生產(chǎn)的海鷗101收音機(jī)，一中頻是1.85MHz,正好位于中波高端與120米段之間?，F(xiàn)在電子技術(shù)已長(zhǎng)足進(jìn)步，再用低中頻二次變頻已沒(méi)有意義。如果中頻較高，但仍在短波頻帶內(nèi)，免不了仍要考慮頻率空檔和波段劃分的麻煩。另外，在8?30MHz范圍廣播和通信信號(hào)密集，兩個(gè)本振及諧波產(chǎn)生的假信號(hào)，本振及諧波與100MHz以下的FM和TV信號(hào)之間互調(diào)干擾會(huì)落入短波帶內(nèi)。還有直接中頻干擾，它會(huì)長(zhǎng)驅(qū)直入進(jìn)入中放。一本振的頻率穩(wěn)定性也突現(xiàn)出來(lái)了。因此，要在工藝上對(duì)本振屏蔽，在電路上要采用平衡和環(huán)形混頻器減少組合干擾，甚至要?jiǎng)佑脧?fù)雜的AFC技術(shù)穩(wěn)頻。近幾年來(lái)，德生和德勁的二次變頻收音機(jī)一中頻選用10.