混頻器中的組合干擾和非線(xiàn)性失真

　　

　　◆成因：一般,設(shè)混頻器件在靜態(tài)工作點(diǎn)上展開(kāi)的伏安特性為i=f(υ)=α0+α1υ+α2υ2+…當(dāng)υ=υs+υL=Vsmcosωct+VLmcosωLt,i中將含有眾多組合頻率分量,（它們的振幅隨著(p+q)的增大而迅速減小）。這種情況猶如混頻,其中存在無(wú)數(shù)個(gè)變換通道,將fc變換為fpq,每一個(gè)變換通道由一對(duì)p和q值及所取正負(fù)號(hào)表示。其中只有一個(gè)變換通道(p=q=1)有用（將輸入信號(hào)頻率變換為所需要的中頻）。其余大量變換通道都是無(wú)用的,其中有的還十分有害（產(chǎn)生了干擾）,把有害的統(tǒng)稱(chēng)為組合頻率干擾。

　　

　　◆組合頻率干擾類(lèi)型：

　　

　　1）干擾哨聲

　　

　　成因：對(duì)應(yīng)于某一對(duì)p和q值的fpq(除p=q=1外),若其值十分接近中頻,,F為音頻頻率。在混頻器中,輸入信號(hào)除通過(guò)p=q=1的有用通道變換為中頻信號(hào)外,還可通過(guò)某些p和q滿(mǎn)足上式的那些通道變換為接近于中頻的信號(hào),并都將順利地通過(guò)中頻放大器。

　　

　　現(xiàn)象：接收者在收聽(tīng)到有用信號(hào)聲音的同時(shí),還聽(tīng)到由檢波器檢出的差拍信號(hào)頻率F,形成音頻哨叫聲。

　　特點(diǎn)：有用信號(hào)通過(guò)某些寄生通道形成;

　　a)產(chǎn)生干擾哨聲的頻率點(diǎn)fc為無(wú)窮多個(gè),不連續(xù),為fI的整數(shù)或分?jǐn)?shù)倍;
　　b)若頻段確定后,能落在段內(nèi)的干擾fc點(diǎn)仍為有限個(gè);
　　c)最強(qiáng)的干擾 為避免最強(qiáng)干擾哨聲,可將

　　中頻設(shè)到頻段以外。

　　

　　2)寄生通道干擾

　　

　　成因：若加到混頻器輸入端的是頻率為fM的干擾信號(hào),則滿(mǎn)足的通道可將fM變換為寄生的fI,也順利通過(guò)中頻放大器。

　　

　　現(xiàn)象：接收者能聽(tīng)到干擾信號(hào)的聲音。

　　

　　特點(diǎn)：干擾信號(hào)通過(guò)某些寄生通道形成;

　　a)產(chǎn)生寄生通道干擾的fM點(diǎn)為無(wú)窮多個(gè),不連續(xù),對(duì)稱(chēng)分布在兩側(cè),相距;
　　b)若頻段確定后,能落在段內(nèi)的干擾點(diǎn)為有限個(gè);
　　c) 最強(qiáng)的干擾

　　

　　為避免最強(qiáng)干擾,須將中頻取在頻段外。

　　

　　2、非線(xiàn)性失真

　　

　　1)包絡(luò)失真和強(qiáng)信號(hào)阻塞

　　

　　包絡(luò)失真：υ=υs+υL=Vsmcosωct+VLmcosωLt代入i=f(υ)=α0+α1υ+α2υ2+…
經(jīng)三角變換后可知,υ的二次方項(xiàng)、四次方項(xiàng)以及更高的偶次方項(xiàng)均會(huì)產(chǎn)生中頻電流分量,忽略υ的四次方以上各項(xiàng),則

可見(jiàn),IIm與Vsm之間為非線(xiàn)性關(guān)系。因此,當(dāng)Vsm=Vsm0(1+MacosΩt)時(shí),IIm就不能正確地反映Vsm的變化規(guī)律。Vsm越大,包絡(luò)失真越嚴(yán)重。

強(qiáng)信號(hào)阻塞：當(dāng)Vsm過(guò)大時(shí),由于α4或某些更高次方項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值,與正值系數(shù)項(xiàng)相互抵消,就會(huì)導(dǎo)致IIm幾乎不隨Vsm而變化。因而,盡管Vsm按調(diào)制規(guī)律變化,但I(xiàn)Im卻近似恒值。收聽(tīng)者在該情況下會(huì)聽(tīng)不到有用信號(hào)的聲音。

　　

　　2)交叉調(diào)制失真

　　

　　當(dāng)混頻器輸入端同時(shí)作用著υs和干擾信號(hào)υM,υ=υL+υs+υM,則代入i=f(υ)可知,υM的二次方項(xiàng)(2α2υLυs),四次方項(xiàng)及更高偶次方項(xiàng)均會(huì)產(chǎn)生中頻電流分量,其中產(chǎn)生的中頻電流分量振幅3α4VLmVsmV2Mm與VMm有關(guān)。這說(shuō)明,該電流分量振幅中含有干擾信號(hào)的包絡(luò)變化,即將干擾信號(hào)的包絡(luò)交叉地轉(zhuǎn)移到輸出有用中頻信號(hào)上去的一種非線(xiàn)性失真,稱(chēng)交叉調(diào)制失真或交調(diào)失真。存在該種失真時(shí),人們不僅收聽(tīng)到有用信號(hào)的聲音,同時(shí)也收到干擾信號(hào)的聲音,但當(dāng)有用信號(hào)停止發(fā)送時(shí),干擾信號(hào)聲音隨之消失。

VM1m和VM2m一定時(shí),r和s的值越小,相應(yīng)寄生電流振幅越大。同時(shí),由于混頻前的高頻放大器具有良好的濾波作用,只有頻率較靠近fc的兩個(gè)干擾信號(hào)時(shí)才能有效地加到混頻器的輸入端。因此,能產(chǎn)出最強(qiáng)互調(diào)失真的兩干擾信號(hào)頻率應(yīng)滿(mǎn)足：
2fM1-fM2=fc或 2fM2-fM1=fc
即fL-(2fM1-fM2)=fI或fL-(2fM2-fM1)=fI
由于r+s=3,故稱(chēng)之為三階互調(diào)失真。

　　

　　小結(jié)：上述幾種主要非線(xiàn)性失真,都是由非線(xiàn)性伏安特性的四次方項(xiàng)及更高的偶次方項(xiàng)產(chǎn)生的。其中,三階互調(diào)失真對(duì)接收機(jī)的危害最大,且三階互調(diào)失真嚴(yán)重,其它非線(xiàn)性失真也相應(yīng)較嚴(yán)重。因此,可直接用三階互調(diào)失真系數(shù)作為評(píng)價(jià)混頻器非線(xiàn)性失真大小的性能指標(biāo)。
實(shí)際混頻電路中,加到輸入端的往往是有用信號(hào)和多種干擾信號(hào)迭加的產(chǎn)物。上述干擾哨聲,寄生通道干擾和各種非線(xiàn)性失真均可能同時(shí)存在,往往只有其中某一種或幾種是主要的。