混频器中的组合干扰和非线性失真

　　

　　◆成因：一般,设混频器件在静态工作点上展开的伏安特性为i=f(υ)=α0+α1υ+α2υ2+…当υ=υs+υL=Vsmcosωct+VLmcosωLt,i中将含有众多组合频率分量,（它们的振幅随着(p+q)的增大而迅速减小）。这种情况犹如混频,其中存在无数个变换通道,将fc变换为fpq,每一个变换通道由一对p和q值及所取正负号表示。其中只有一个变换通道(p=q=1)有用（将输入信号频率变换为所需要的中频）。其余大量变换通道都是无用的,其中有的还十分有害（产生了干扰）,把有害的统称为组合频率干扰。

　　

　　◆组合频率干扰类型：

　　

　　1）干扰哨声

　　

　　成因：对应于某一对p和q值的fpq(除p=q=1外),若其值十分接近中频,,F为音频频率。在混频器中,输入信号除通过p=q=1的有用通道变换为中频信号外,还可通过某些p和q满足上式的那些通道变换为接近于中频的信号,并都将顺利地通过中频放大器。

　　

　　现象：接收者在收听到有用信号声音的同时,还听到由检波器检出的差拍信号频率F,形成音频哨叫声。

　　特点：有用信号通过某些寄生通道形成;

　　a)产生干扰哨声的频率点fc为无穷多个,不连续,为fI的整数或分数倍;
　　b)若频段确定后,能落在段内的干扰fc点仍为有限个;
　　c)最强的干扰 为避免最强干扰哨声,可将

　　中频设到频段以外。

　　

　　2)寄生通道干扰

　　

　　成因：若加到混频器输入端的是频率为fM的干扰信号,则满足的通道可将fM变换为寄生的fI,也顺利通过中频放大器。

　　

　　现象：接收者能听到干扰信号的声音。

　　

　　特点：干扰信号通过某些寄生通道形成;

　　a)产生寄生通道干扰的fM点为无穷多个,不连续,对称分布在两侧,相距;
　　b)若频段确定后,能落在段内的干扰点为有限个;
　　c) 最强的干扰

　　

　　为避免最强干扰,须将中频取在频段外。

　　

　　2、非线性失真

　　

　　1)包络失真和强信号阻塞

　　

　　包络失真：υ=υs+υL=Vsmcosωct+VLmcosωLt代入i=f(υ)=α0+α1υ+α2υ2+…
经三角变换后可知,υ的二次方项、四次方项以及更高的偶次方项均会产生中频电流分量,忽略υ的四次方以上各项,则

可见,IIm与Vsm之间为非线性关系。因此,当Vsm=Vsm0(1+MacosΩt)时,IIm就不能正确地反映Vsm的变化规律。Vsm越大,包络失真越严重。

强信号阻塞：当Vsm过大时,由于α4或某些更高次方项系数为负值,与正值系数项相互抵消,就会导致IIm几乎不随Vsm而变化。因而,尽管Vsm按调制规律变化,但IIm却近似恒值。收听者在该情况下会听不到有用信号的声音。

　　

　　2)交叉调制失真

　　

　　当混频器输入端同时作用着υs和干扰信号υM,υ=υL+υs+υM,则代入i=f(υ)可知,υM的二次方项(2α2υLυs),四次方项及更高偶次方项均会产生中频电流分量,其中产生的中频电流分量振幅3α4VLmVsmV2Mm与VMm有关。这说明,该电流分量振幅中含有干扰信号的包络变化,即将干扰信号的包络交叉地转移到输出有用中频信号上去的一种非线性失真,称交叉调制失真或交调失真。存在该种失真时,人们不仅收听到有用信号的声音,同时也收到干扰信号的声音,但当有用信号停止发送时,干扰信号声音随之消失。

VM1m和VM2m一定时,r和s的值越小,相应寄生电流振幅越大。同时,由于混频前的高频放大器具有良好的滤波作用,只有频率较靠近fc的两个干扰信号时才能有效地加到混频器的输入端。因此,能产出最强互调失真的两干扰信号频率应满足：
2fM1-fM2=fc或 2fM2-fM1=fc
即fL-(2fM1-fM2)=fI或fL-(2fM2-fM1)=fI
由于r+s=3,故称之为三阶互调失真。

　　

　　小结：上述几种主要非线性失真,都是由非线性伏安特性的四次方项及更高的偶次方项产生的。其中,三阶互调失真对接收机的危害最大,且三阶互调失真严重,其它非线性失真也相应较严重。因此,可直接用三阶互调失真系数作为评价混频器非线性失真大小的性能指标。
实际混频电路中,加到输入端的往往是有用信号和多种干扰信号迭加的产物。上述干扰哨声,寄生通道干扰和各种非线性失真均可能同时存在,往往只有其中某一种或几种是主要的。