外差接收性能分析

接收機(jī)的輸入信號(hào)uc往往十分微弱（一般為幾微伏至幾百微伏），而檢波器需要有足夠大的輸入信號(hào)才能正常工作。因此需要有足夠大的高頻增益把uc放大。早期的接收機(jī)采用多級(jí)高頻放大器來(lái)放大接收信號(hào)，稱(chēng)為高頻放大式接收機(jī)。后來(lái)廣泛采用的是超外差接收機(jī)，主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號(hào)。

和高頻放大式接收機(jī)相比，超外差接收機(jī)具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)。

①　容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。

②　具有較高的選擇性和較好的頻率特性。這是因?yàn)橹蓄l頻率IF是固定的，所以中頻放大器的負(fù)載可以采用比較復(fù)雜、但性能較好的有源或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器（見(jiàn)電子陶瓷）、聲表面波濾波器（見(jiàn)聲表面波器件）等。

③　容易調(diào)整。除了混頻器之前的天線回路和高頻放大器的調(diào)諧回路需要與本地振蕩器的諧振回路統(tǒng)一調(diào)諧之外，中頻放大器的負(fù)載回路或?yàn)V波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)不需再調(diào)整。

超外差接收機(jī)的主要缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，同時(shí)也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等(見(jiàn)混頻器)。例如，當(dāng)接收頻率為fc的信號(hào)時(shí),如果有一個(gè)頻率為f=fc if的信號(hào)也加到混頻器的輸入端，經(jīng)混頻后也能產(chǎn)生|fc-f|=fim的中頻信號(hào)，形成對(duì)原來(lái)的接收信號(hào)fc的干擾，這就是像頻干擾。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是提高高頻放大器的選擇性，盡量把由天線接收到的像頻干擾信號(hào)濾掉。另一種辦法是采用二次變頻方式。

二次變頻超外差接收機(jī)的框圖如圖4。第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾信號(hào)的中心頻率與有用輸入信號(hào)uc的中心頻率差別較大，使像頻信號(hào)在高頻放大器中受到顯著的衰減。第二中頻頻率選得較低，使第二中頻放大器有較高的增益和較好的選擇。

超外差原理如圖1。本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號(hào)，輸入信號(hào)是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號(hào)，通常f1>fc。這兩個(gè)信號(hào)在混頻器中變頻,輸出為差頻分量，稱(chēng)為中頻信號(hào),fi=f1-fc為中頻頻率。圖2表示輸入為調(diào)幅信號(hào)的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號(hào)除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號(hào)相同。因此，中頻信號(hào)保留了輸入信號(hào)的全部有用信息。

超外差原理的典型應(yīng)用是超外差接收機(jī)（圖3）。從天線接收的信號(hào)經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)一起加入混頻器變頻，得到中頻信號(hào)，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶(hù)。接收機(jī)的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)，可以用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數(shù)值。

它可以在中頻進(jìn)行放大、解調(diào)得到基帶信號(hào)。外差接收的本振光控制可通過(guò)中頻鎖定進(jìn)行，較易實(shí)現(xiàn)，故較多被采用。

圖中表示典型的光外差接收機(jī)方框圖。圖中光纖3dB方向耦合器和雙光檢測(cè)器構(gòu)成了平衡光相干檢測(cè)器。這種檢測(cè)器可充分利用信號(hào)光和本振光功率，又能利用平衡作用消除本振激光器強(qiáng)度漲落引起的噪聲。

鎖頻控制部分的作用是控制本振激光器的注入電流或溫度，使本振光頻率和信號(hào)光載頻相差一固定的中頻，從而穩(wěn)定中頻頻率。

圖中沒(méi)有表示出偏振跟蹤環(huán)路。可以采用使中頻幅度保持一定的偏振跟蹤方法。

幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控都可用外差接收方法。一般是在內(nèi)調(diào)制時(shí)用頻移鍵控，外調(diào)制時(shí)用微分相移鍵控。

光外差接收機(jī)，利用外差原理，將接收的信號(hào)光束經(jīng)光混頻器變換為預(yù)定的低載頻(中頻)信號(hào)后再進(jìn)行高增益放大和檢波的光接收機(jī)。