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超外差接收机 编辑
超外差原理于 1918 年由 E.H.阿姆斯特朗首次提出。它是在外差原理的基础上发展而来的,外差方法是将输入信号频率变换为音频,而阿姆斯特朗所提出超外差方法是将输入信号频率变换为超音频,所以称之为超外差。1919 年利用超外差原理制成超外差接收机,仍广泛应用于远程信号的接收,并且已推广应用到测量技术等方面。超外差接收机,有效解决了原来高频放大式接收机输出信号弱、稳定性差的问题,且输出信号具有较高的选择性和较好的频率特性,易于调整。同时,超外差接收机也有电路复杂和存在像频、组合频率、中频干扰等问题。随着数字信号技术的发展,解决这些问题的主要方法是提高高频放大器的选择性和对采取二次变频方式 。
接收机的输入信号往往十分微弱(一般为几微伏至几百微伏),而检波器需要有足够大的输入信号才能正常工作。因此需要有足够大的高频增益把输入信号放大。早期的接收机采用多级高频放大器来放大接收信号,称为高频放大式接收机。后来广泛采用的是超外差接收机,主要依靠频率固定的中频放大器放大信号。
和高频放大式接收机相比,超外差接收机具有一些突出的优点。
① 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。
② 具有较高的选择性和较好的频率特性。这是因为中频频率是固定的,所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但性能较好的有源或无源网络,也可以采用固体滤波器,如陶瓷滤波器(见电子陶瓷)、声表面波滤波器(见声表面波器件)等。
③ 容易调整。除了混频器之前的天线回路和高频放大器的调谐回路需要与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外,中频放大器的负载回路或滤波器是固定的,在接收不同频率的输入信号时不需再调整。
超外差接收机的主要缺点是电路比较复杂,同时也存在着一些特殊的干扰,如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等(见混频器)。例如,当接收频率为
超外差接收机一是具有很大的接收动态范围;二是具有很高的邻道选择性和接收灵敏度。为了抑制很强的干扰,使其具有良好的选择性,一般可以在混频器前面和后面分别安装一个预选射频滤波器和一个中频滤波器; 三是因受 I/Q 信号不平衡度影响小,所以不需要复杂的直流消除电路; 四是因为它一般会用到一级或几级中频混频,所以电路会较复杂且成本高,集成度不高; 五是它会用到很多比较昂贵,体积较的大 SAW 或陶瓷离散的滤波器; 六是一般需要较高的功率消耗。
总体来说,超外差接收机必须使用选频特性良好的滤波器,而且只能片外实现,集成难度大,难以应用到单片接收机系统中。但是,超外差结构可以通过使用中频降低输出信号频率,采取低通滤波器滤除镜像信号等方法,所以其接收机拓扑结构是当前最为可靠的结构形式。