超外差接收机中使用的缩写词“IF”代表“中频”,所以对于一个追求语言纯粹的人,本文标题中出现了“频率频率”的并列就显得荒谬。但是我决定不在意。谈论一款中频器件或电路或系统或其它任何东西都太简单了,所以我要恳请你的宽容。

 

超外差原理是,任何频率的输入信号都与“本地振荡器”的频率“混合”,在我们称为 IF 的“中频”产生新的信号。在典型的 AM 收音机中,IF 是 455kHz;而在典型的 FM 收音机中,IF 是 10.7MHz。在这两种情况下,本地振荡器都以输入信号的频率运行,但由 IF 移频。如果你在纽约市收听 WINS 的 AM 电台,选台到 1010kHz,则本地振荡器将以 1465kHz 的频率工作。

 

但这里我们将看到一种混频安排,其中本地振荡器以输入信号的频率运行,产生零赫的 IF,正如标题所说。

 

下图是用于超外差接收的零频率 IF 级,只要其频率 wm = 2&TImes;pi&TImes;fm 足够接近第二本地振荡器频率 wc= 2&TImes;pi&TImes;fc,输入#1 就被传递到输出。输入频率有多接近必须借助一对低通滤波器来设置。两个低通滤波器的截止频率越低,选择范围越窄。

 

图 1:零频率 IF 和公式

 

理想的乘法器是我们的混频器。其操作基于三角函数公式:cos a x cos b = ½ x (cos (a+b) + cos (a-b)) ,如图 1 所示。

 

但是,可以用另一种方式应用这种代数关系。我们可以用“a”代表“wc”,“b”代表“wm”,或者反过来,都没关系。

 

图 2:零频率 IF 和公式,第二次考查。

 

在这种情况下,我们使用等价三角函数公式:cos b x cos a = ½(cos (b+a) + cos (b-a))。

 

这种差别并没产生什么不同,图 1 和图 2 的最终结果相同。采用 SPICE 的零频率 IF 仿真如图 3 所示。

 

图 3:采用 5kHz 低通滤波器零频率 IF 仿真。

 

或更窄的带通,像图 4 那样。

 

图 4:采用约 500Hz 低通滤波器的零频率 IF 仿真。

 

整个带通是低通滤波器截止频率的两倍。使用 1MHz 的本地振荡器频率,针对图中显示的单个 RC 滤波器,计算出的带通如图 5 所示。

 

图 5:零频率 IF 带通。

 

要注意 10:1 的带宽比与 10:1 的低通滤波器截止频率比,它们为:1/(2 pi x 3160 x 0.01E-6) = 5037 Hz 。。。和。。。 1/(2 pi x 3160 x 0.1E-6) = 503.7Hz。

 

这项技术被应用于美国海军 CVA VAST 测试系统的 Building Block 38(BB38)中,BB38 被称为低频波分析仪。但零频 IF 并非 源于此,而是借鉴现已停产的惠普 HP3590A 分析仪。

 

然而,戏法只能玩一次。四混频器可能会受到 DC 偏移的干扰。为避免这个问题,用极低频高通角对低通滤波器实施直流阻断。结果,IF 带通在中心频率处具有无限深但非常窄的陷波。