無線電收發(fā)信機基礎(chǔ)

1、無線電發(fā)射機（RadioTransmitter）是實現(xiàn)信號在無線信道中有效傳輸?shù)耐ㄐ旁O(shè)備之一。它的作用是將要傳輸?shù)幕鶐盘柾ㄟ^調(diào)制，放大、變頻等一系列處理，最終使信號通過天線以高頻電磁波的形式進入到無線空間。無線電發(fā)射機的基本組成發(fā)射機的主要技術(shù)指標1輸出功率2頻率范圍與頻率間隔3頻率準確度與頻率穩(wěn)定度4鄰道功率5寄生輻射6調(diào)制特性短波單邊帶發(fā)射機調(diào)頻發(fā)射機2.5.1無線電發(fā)射機的基本組成無線電發(fā)射機的基本組成包括基帶信號處理電路、載波發(fā)生器、調(diào)制器、高頻功率放大器和發(fā)射天線等五部分：如圖2-19?；鶐盘柼幚黼娐钒藢碜杂谠捦玻ɑ蚋鞣N音頻設(shè)備）的音頻信號的各種前端處理，如音頻放大、音頻濾

2、波（將頻率限制在3003400Hz）和可能需要的語音壓縮（幅度限制，防止出現(xiàn)過大的調(diào)制度）和預(yù)加重（用于FM發(fā)射機中）等；調(diào)制器用于將處理過的音頻信號調(diào)制到高頻載波上，不同的調(diào)制方式采用不同的調(diào)制器，在直接調(diào)頻中，調(diào)制器與載波發(fā)生器合二為一；高頻功率放大器將高頻已調(diào)波進行功率放大，使發(fā)射機的輸出功率滿足要求。發(fā)射天線是一種將高頻電信號轉(zhuǎn)換成電磁波的單元，對于發(fā)射機來說，它是一種負載。圖2-19只是一個無線電發(fā)射機的基本組成部分。實際的發(fā)射機根據(jù)具體的功能和技術(shù)指標要求還必須增加一些電路，如各種濾波器、變頻器以及一些控制電路等，其放大器也往往是多級的。2.5.2無線電發(fā)射機的主要技術(shù)指標1輸出功

3、率發(fā)射機的輸出功率對于AM波和FM波來說是指發(fā)射機的載波輸出功率，即無調(diào)制時發(fā)射機饋給測試負載的平均功率。對于載波被抑制的單邊帶發(fā)射機，其輸出功率在無調(diào)制時為零，因此用峰包功率來衡量。峰包功率是指在等幅雙音調(diào)制時，在信號包絡(luò)的最大值上高頻一周內(nèi)的平均功率。發(fā)射機的輸出功率是發(fā)射機的主要指標之一。根據(jù)輸出功率的大小，發(fā)射機可以分為大功率發(fā)射機、中功率發(fā)射機和小功率發(fā)射機。發(fā)射機的功率越大，信號傳播的距離就越遠。但盲目地增加輸出功率不僅會造成浪費，而且還會增加對其它通信系統(tǒng)或通信設(shè)備的干擾，不利于頻率的有效利用。2頻率范圍與頻率間隔頻率范圍是指發(fā)射機的工作頻率范圍。頻率間隔是指相鄰兩工作頻率點之間

4、的頻率差,通常要求在頻率范圍內(nèi)的任一工作頻率點上發(fā)射機的其它各項電指標均能滿足要求。3頻率準確度與頻率穩(wěn)定度設(shè)發(fā)射機的標稱頻率為fo,實際工作頻率為fx,則頻率準確度Af的定義為：由于發(fā)射機內(nèi)部高頻振蕩元件的標準性與老化等因素,不同時刻發(fā)射機的頻率準確度也不同,因而在說明頻率準確度時必須說明測試時間。頻率穩(wěn)定度反映發(fā)射機載波頻率作隨機變化的波動情況。根據(jù)發(fā)射機觀察時間的長短,頻率穩(wěn)定度可分為長期穩(wěn)定度（在年、月范圍內(nèi)頻率的變化）、短期穩(wěn)定度（在日、小時內(nèi)的頻率變化）和瞬時頻率穩(wěn)定度（秒或毫秒內(nèi)的頻率的隨機變化）。對頻率穩(wěn)定度測試數(shù)據(jù)的處理,一般用均方根值表示,即在指定的時間間隔內(nèi)將測得的頻率準

5、確度與其平均值的偏差取均方根值,如式（2-3）；式中，n測量次數(shù)；Afn個頻率準確度測量值的平均值；S頻率穩(wěn)定度，單位Hz/s。4鄰道功率鄰道功率是指發(fā)射機在規(guī)定的調(diào)制狀態(tài)下工作時，其輸出落入相鄰信道內(nèi)的功率，它常用鄰道功率和信號載波功率之比來表示。鄰道功率的大小主要取決于已調(diào)波頻帶的擴展和發(fā)射機的噪聲。另外它還和載波的頻譜純度有關(guān)。5寄生輻射發(fā)射機的寄生輻射是指有用頻率以外的一切其它頻率上的輻射，包括載波頻率的各次諧波。發(fā)射機可能在很寬的頻率范圍內(nèi)干擾其它接收機的正常工作，在電臺密集的地區(qū)，必須嚴格限制各種發(fā)射機的寄生輻射。6調(diào)制特性發(fā)射機的調(diào)制特性包括調(diào)制頻率特性和調(diào)制線性。調(diào)制頻率特性即

6、發(fā)射機的音頻響應(yīng)，它是指當調(diào)制信號的輸入電平恒定時，已調(diào)波振幅（對于線性調(diào)制）、頻偏（對于調(diào)頻）或相位偏移(對于調(diào)相)與調(diào)制信號頻率之間的關(guān)系。要求在3003400Hz的頻率范圍內(nèi)調(diào)制特性平坦(無加重網(wǎng)絡(luò)時)，而在3400Hz以上，要求調(diào)制頻率特性曲線迅速下降，以便使話音中無用的高音分量受到充分的抑制。調(diào)制線性是指在使用規(guī)定的調(diào)制頻率(1000Hz)時，已調(diào)波的振幅、或頻率、或相移隨調(diào)制信號電平變化的線性度。調(diào)制線性好，可以減少所傳送信號的非線性失真。線性程度常用調(diào)制非線性失真系數(shù)來表示。2.5.3短波單邊帶發(fā)射機圖2-20是一個SSB發(fā)射機的組成框圖。信號在發(fā)射機中完成了兩次頻譜搬移過程。第

7、一次搬移由相乘器和邊帶濾波器完成，邊帶濾波輸出中頻頻率為500kHz的SSB信號至兩級中放：第二次搬移在中放后的相乘器和調(diào)諧放大電路中進行，500kHz的單邊帶信號與波道晶振的輸出在環(huán)形調(diào)制器中相混頻，改變調(diào)諧放大器的中心頻率可以選擇其和頻或差頻。寬帶放大器的通帶范圍是發(fā)射機的整個工作頻率范圍，不需調(diào)諧。信號經(jīng)高頻功率放大后通過天線調(diào)諧回路加到天線。必須強調(diào)，發(fā)射機中用以放大單邊帶信號的各級放大器都應(yīng)工作在線性狀態(tài)。為了防止因信號幅度過大而出現(xiàn)非線性失真現(xiàn)象，發(fā)射機還附加有自動功率控制(APC)電路。自動激勵控制電路分別從第一、二寬放和功放電路中取出信號幅度信息，從而控制第一中頻放大器的輸入信

8、號幅度。自動激勵控制的作用類似于接收機中的自動增益控制(AGC),當發(fā)射機的輸出功率增大或減小時，通過控制中放電路的增益或衰減可以減小輸出功率的變化，這能使發(fā)射機輸出功率穩(wěn)定；同時也可保護功放管不因信號太強而被燒壞。調(diào)頻發(fā)射機調(diào)頻發(fā)射機有多種組成方案，如放大倍頻方案、混頻方案等，一般說來，放大倍頻方案雜散輻射較少且簡單經(jīng)濟，因而獲得廣泛的應(yīng)用。圖2-21是一個放大倍頻的方案。話音加工電路包括預(yù)加重、頻偏控制、放大、濾波等電路。話音信號經(jīng)預(yù)加重和頻偏控制電路后，送到調(diào)制去調(diào)制晶體振蕩器的輸出頻率。由于采用了晶體振蕩器，其中心頻率比較穩(wěn)定，但頻率較低，且頻偏也小，因此調(diào)制之后用于三級二倍頻電路，將

9、載波頻率提高到射頻頻率，同時頻偏也增大到原來的8倍。晶體振蕩器提供發(fā)送載波的基波振蕩信號，其頻率準確度及穩(wěn)定度決定著發(fā)射機的頻率準確度和穩(wěn)定度。瞬時頻偏控制電路(IDC)限制輸入音頻調(diào)制信號的電平，以防止調(diào)制頻偏過大；調(diào)制器實現(xiàn)頻率調(diào)制；倍頻器的級數(shù)和倍頻次數(shù)視設(shè)計要求的不同而不同，但每一級的倍頻數(shù)一般不超過三。有的發(fā)射機需要有自動功率控制(APC)功能，因此，在放大級與功放級之間加有APC電路，它可依據(jù)預(yù)置的輸出功率級別來控制功率放大器的輸出功率。圖2-22是一種既有倍頻又有混頻的方案，混頻與倍頻由鎖相環(huán)完成。已調(diào)頻信號(載波21.4MHz)經(jīng)1/384分頻后變成55.73kHz,即鑒相器的

10、比相工作頻率，比相結(jié)果的誤差電壓經(jīng)過低通濾波器濾除干擾后，去控制壓控振蕩器(VCO)。VCO輸出的高頻信號，一路從反饋支路經(jīng)緩沖放大后，與來自頻率合成器的載頻混頻后降至7.13MHz，再分頻(1/128)，送到鑒相器作比相信號；另一路送入激勵級去推動功率放大級。設(shè)壓控振蕩器的輸出頻率(也就是發(fā)射機的工作頻率)為fs,則有f=刼3彊Hz)fs=fL+7.13(MHz)用鎖相環(huán)取代倍頻器的優(yōu)點是可以大大降低發(fā)射機的各種雜波成份和噪聲，從而改善發(fā)射機的鄰道干擾和寄生輻射。L晶調(diào)分鑒振制頻相勵預(yù)加重圖分頻大大沖鎖相倍頻混頻式FM發(fā)射機統(tǒng)成框圖21.4MHzL晶調(diào)分鑒振制頻相勵預(yù)加重圖分頻大大沖鎖相倍頻

11、混頻式FM發(fā)射機統(tǒng)成框圖21.4MHz55.7kHz鎖相環(huán)1/128來自頻率合成功2.6無線電接收機無線電接收機(Receiver)是用于接收無線電信號的通信設(shè)備。由于來自于空間的電磁波已經(jīng)很微弱，且夾雜著大量的干擾與噪聲，因此無線電接收機必須具有放大信號、選擇信號、排除干擾以及對信號進行解調(diào)的能力。無線電接收機的類型大致有三種，分別是直放式、超外差式和超再生式，其中超外差式(Superhet)接收機的接收性能最好，工作也最穩(wěn)定，因而在通信、廣播和電視接收機中被大量采用。超外差接收技術(shù)1超外差接收機工作原理2超外差接收機的增益分配3超外差接收機的抗干擾4接收機的靈敏度無線電接收機的組成方案1高

12、頻頭2變頻次數(shù)3自動增益控制(AGC)短波單邊帶接收機調(diào)頻接收機2.6.1超外差接收技術(shù)1直放式無線電接收機早期的無線電接收機多采用如圖2-23的方案，這種接收機稱為直放式無線電接收機，其特點是接收機解調(diào)器之前的各級電路都工作在信號的發(fā)射頻率（射頻）上，接收機的放大能力和選擇能力全部由射頻放大器和射頻選擇回路提供。這種方案現(xiàn)在很少采用，其原因有三點：八、接收機的增益不能做得很高，因為晶體管的放大能力隨工作頻率的升高而降低，并且電路的穩(wěn)定性較差；接收機的選擇性能差，接收機對干擾的抑制能力主要是由接收機中的濾波器決定的，由于濾波器的通頻帶與中心頻率成正比，當回路中心頻率（等于信號頻率）太高時，由于

13、回路通帶太寬，遠大于信號頻帶寬度，對信號頻率附近的干擾就無法濾除；電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難。因為當接收機改變工作頻率時，各級電路都必須重新調(diào)諧。在接收機工作頻率高、接收信號微弱以及外界干擾眾多的情況下，這些缺點顯得更為突出。因此現(xiàn)代的無線電接收機幾乎都采用超外差接收方案。2超外差接收機的增益分配接收機的增益主要指接收機解調(diào)器以前各部分總增益，這是因為解調(diào)器后的低頻電路的增益由負載的功率來決定，而且在技術(shù)上也較易實現(xiàn)，無須專門考慮。接收機所需增益的大小由它所接收的信號強度以及解調(diào)器對輸入信號電平的要求來決定。例如，某一接收機所能正常接收的信號最低電平（靈敏度）為lyv,而解調(diào)器要求輸入電平為1V，

14、則接收機總增益應(yīng)為AV=201ogl（V）/lyV=120（dB）不同的解調(diào)器對其輸入電平的要求不同。如調(diào)幅波的解調(diào)大多采用大信號包絡(luò)檢波，要求解調(diào)器的輸入電平為IV左右：調(diào)頻波解調(diào)時為了達到限幅門限，要求輸入信號電平大于3V；單邊帶信號的解調(diào)要求解調(diào)器的輸入信號電平在lOOmV左右。在總增益確定的情況下,接收機各部分的增益分配應(yīng)從以下三個方面來考慮：從接收機的穩(wěn)定性考慮接收機各部分電路的工作頻率不相同，有的工作在信號頻率上，如高放、混頻級電路；有的工作在較低的頻率上，如各級中放。放大器的工作頻率越高，其穩(wěn)定性越差，如果高頻部分的增益過高，很容易引起自激。因此接收機內(nèi)高頻部分電路的增益不宜過高

15、；從接收機抗干擾方面來考慮進入接收機的干擾是通過預(yù)選器和各級濾波器逐步濾除的，越靠近前端，干擾成分越多，幅度越強。因此希望前端電路盡可能工作在線性區(qū)，以避免干擾在被濾除之前與信號混合，造成對有用信號的干擾。從這一點考慮，前端電路的增益要適當小些，以保證后面各級電路工作在線性狀態(tài)。從接收機的內(nèi)部噪聲的影響考慮接收機中各級電路均會產(chǎn)生噪聲，如果信號在經(jīng)過各級電路時的的幅度較小，則這些噪聲會產(chǎn)生較大的影響。前端電路的增益高，后面各級電路的噪聲影響就小，接收機的靈敏度就高，從這一點講，提高接收機的前端增益有助于提高接收機接收微弱信號的能力。綜上所述，接收機前端電路的增益的高低選擇應(yīng)根據(jù)具體情況而定。一

16、般來說，如果接收點的外界干擾大，其影響超過接收機內(nèi)部的噪聲，這時即使有很高的靈敏度，接收機也無法收到小信號，相反過大的外界干擾會在接收機內(nèi)部電路的非線性作用下與信號混合，使信號無法被接收，因此前端增益宜小；而在外界干擾較小的場合，增加前端電路的增益，有助于提高接收機的靈敏度。3.超外差接收機的抗干擾接收機天線上感應(yīng)的電流，其頻率成份很多，既有信號成份，又有其它頻率成份。除了所要接收的信號外，其它所有的分量均被看作是干擾。有的干擾與信號頻率相同，接收機中的各個濾波器無法將其濾除，就會直接干擾信號；有的雖然與信號頻率相差較遠，但如果能夠通過高頻選擇回路加到高放或變頻器，在高放管和變頻管的非線性作用

17、下，干擾分量之間、干擾與信號之間以及干擾與本振之間等相互組合而進入接收機的中頻通道，也會對接收信號形成干擾i;接收機的主要功能之一就是消除或削弱這些干擾對接收信號的影響，改善接收效果。接收機中可能出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象有如下幾種：組合干擾干擾電壓與本機振蕩電壓同時作用于混頻管上，通過混頻管的非線性作用，產(chǎn)生這兩者的任意次諧波的組合頻率。一旦組合頻率落入中頻通道，就會形成對接收機的干擾，這種干擾稱為組合干擾。下列關(guān)系式是形成組合干擾的條件：fB/2vI土mfl土nfLlvfI+B/2式中，m、n任意正整數(shù)：fl干擾頻率：fL接收機本振頻率；fl接收機中頻頻率；B接收機中頻通道帶寬。組合的階數(shù)越高，組合分

18、量就越小，因此一般對m+n5的組合分量可以忽略不計。在各種組合干擾中，對接收機影響較大的是中頻(intermediatefrequency)干擾和鏡頻(mirrorfrequency)干擾。中頻干擾是指頻率fI=f1B/2的干擾，相當于式(2-4)中m=1，n=0的情況。鏡頻干擾的頻率為fm，它比接收機的本振頻率高一個中頻，即fm-fL=fIB/2。由于接收機接收的信號頻率fs比本振頻率低一個中頻，fs與fm對于本振來說互為鏡象，故稱fm為鏡象頻率。由于存在組合干擾，所以當接收機調(diào)諧在某一信號頻率點進行接收時，其它電臺的信號也可能與本機振蕩相互作用而進人中頻通道，好象接收機除了調(diào)諧好的信號通道

19、外，還有若干通道也能讓電臺干擾竄入，所以這種干擾也稱為接收機寄生通道或寄生響應(yīng)?；フ{(diào)干擾(簡稱互調(diào))互調(diào)干擾通常是指兩個或多個電臺干擾同時作用于接收機的輸入端，由于前端電路的非線性作用，產(chǎn)生這些頻率間的組合頻率。若其中某些組合頻率等于或接近于有用信號頻率，就會對接收機形成干擾。這一類干擾稱之為互調(diào)干擾。例如有兩個干擾，其頻率分別為f1和f2,即使這兩個干擾遠離接收機調(diào)諧的信號頻率fs，但只要高放級存在非線性，或因干擾幅度很大而進入高放管的非線性區(qū)，那么，在高放級的輸出電流中就會有這兩個干擾頻率的組合頻率分量，即頻率w為吐mf1土nfLI的分量。若這個分量的頻率與信號頻率相近，即吐mf1土nfL

20、Ifs，那么這些組合頻率分量將與信號一起變成中頻，通過接收機后面的中頻通道形成干擾。強信號（或干擾）阻塞當一個功率較強的信號（或干擾）進入接收機前端電路時，由于信號（或干擾）幅度超過了器件的動態(tài)范圍，或者改變了器件的工作狀態(tài)，使接收機對有用信號的放大作用明顯減小，接收機輸出音頻信號的幅度將隨輸人信號（或干擾）幅度的增大而減小。這種現(xiàn)象稱為強信號（或干擾）阻塞，也稱為阻塞干擾。交叉調(diào)制干擾交叉調(diào)制干擾是指受調(diào)制的強干擾與有用信號同時感應(yīng)到接收機輸入端時，由于前端電路的非線性作用，干擾的調(diào)制邊帶轉(zhuǎn)移到有用信號載波上的現(xiàn)象（圖2-25）。倒易混頻在以頻率合成器為本振源的接收機中，當信號頻率附近存在著

21、強干擾時，由于頻率合成器輸出頻率的兩個噪聲邊帶和外來強干擾在器件的非線性作用下產(chǎn)生差頻，落到中放的通頻帶內(nèi)，使輸出噪聲增強，信噪比下降。這種現(xiàn)象稱為倒易混頻。如圖2-26所示，圖中fL為本振信號，fs是有用信號，經(jīng)混頻后產(chǎn)生中頻信號fI。fn是離有用信號較近的強干擾信號，而fL兩側(cè)存在著邊帶噪聲。當fn與邊帶噪聲中的某一部分分量混頻后，正好落在中頻通帶內(nèi)形成中頻噪聲，結(jié)果使輸出信噪比下降。由此可見，干擾本身不在中頻通帶內(nèi)，但由于它們的存在產(chǎn)生了倒易混頻現(xiàn)象，將本振源內(nèi)的邊帶噪聲搬到了中頻通帶內(nèi)。這種混頻相當于以強干擾信號作為本振而將本振源的邊帶噪聲當作輸人信號，正好與原來的混頻相顛倒，所以稱為

22、倒易混頻。鄰近波道干擾如果干擾頻率和信號頻率相距較近，接收機的高頻濾波器和中頻濾波器不能將其濾除，就會加到檢波器上而形成對信號的干擾（如圖2-27所示）。這種干擾稱為鄰近波道干擾。fi-冷k本振干擾頻我接收信號本拆邊帶閤2.26倒易混頻廚2盤7：鄰近波道干執(zhí)由于高頻濾波器的工作頻率高，通頻帶寬，而中頻回路工作頻率低，通頻帶窄，因此，接收機對鄰近波道干擾的抑制主要依靠中頻濾波器。衡量接收機抑制鄰近波道干擾的能力的技術(shù)指標是接收機的矩形系數(shù)，也就是接收機中頻濾波器的矩形系數(shù)。濾波器的矩形系數(shù)實際上就是兩個通頻帶之比，其中一個是3dB帶寬B3dB,另一個是60dB的帶寬B60dB(也可以是40dB帶

23、寬)，它的矩形系數(shù)為Kr60dB=B60dB/B3dB矩形系數(shù)越小越好，在理想情況下，接收機的矩形系數(shù)Kr=l。在設(shè)計接收機中頻濾波器的通頻帶時，首先應(yīng)考慮使信號全部通過中頻濾波器。由于接收的中頻信號從發(fā)射機開始經(jīng)過了多次變頻，各級本振都或多或少地存在著頻率不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此中頻信號的頻率是不穩(wěn)定的，接收機的中頻電路必須要考慮在這種情況下也能讓信號通過，因此接收機中頻濾波器的帶寬既與信號帶寬有關(guān)，又與收、發(fā)設(shè)備的頻率穩(wěn)定度有關(guān)。設(shè)信號頻帶寬度為fs,信號載波頻率的最大偏移為fc,接收機本振的最大頻率偏移為AfL,接收機中頻回路的中心頻率的最大偏移為AfI；則接收機的中頻通帶帶寬應(yīng)為B=Afs+

24、2(Afc+AfL)+2Afl實際上，接收機與發(fā)射機同時發(fā)生向相反方向最大偏移的可能性極小,因此上式可以改寫為B=Afs+2k(Afc+AfL+AfI)式中，k取0.30.7。目前接收機的中頻通道多采用晶體濾波器、陶瓷濾波器、機械濾波器和由LC回路組成的集中參數(shù)濾波器。在有些能接收各種不同帶寬信號的接收機中，中頻通帶可以由“通頻帶選擇”開關(guān)選擇，其目的同樣是為了盡可能地減小接收機的帶寬。通過以上分析可知，接收機內(nèi)部電路的非線性是這些干擾現(xiàn)象存在的內(nèi)因，而外界干擾的存在則是這些干擾現(xiàn)象的外因。因此，接收機抑制這些干擾的措施也應(yīng)從這兩方面著手：提高接收機前端電路的選擇性，使干擾在進入接收機高放、混

25、頻級之前受到較大的抑制。通常接收機多采用LC諧振回路作為高放選擇回路和預(yù)選器回路，為了提高諧振回路的有載Q值，要求回路的前級電路有較高的輸出阻抗，而回路的負載電路有較高的輸入阻抗，也可以采用部分接人的方法提高回路的有載Q值。有的接收機前端電路中還帶有固定的中頻陷波器或低通濾波器，可以提高接收機對中頻干擾和鏡頻干擾的抑制能力。高放增益不宜太大，采用自動增益控制(AGC)以降低強信號、強干擾時混頻器的輸入電平。有些接收機甚至在前端電路中加有衰減器，以保證前端各級電路工作在線性狀態(tài)；高放、混頻級采用具有平方律特性的優(yōu)良器件(如結(jié)型場效應(yīng)管)廠并設(shè)計合適的工作狀態(tài)，使三次組合分量最小。由于前端電路的濾

26、波作用，能夠進入到高放、混頻級的干擾的頻率接近信號頻率，它們的二階互調(diào)分量和二次諧波分量都落在接收機的通帶以外，具有平方律特性的器件只能產(chǎn)生二階互調(diào)分量和二次諧波分量，三階、五階互調(diào)分量很少，因而不會受到互調(diào)干擾的影響；電路中采用交流負反饋，減小放大器的非線性特性，擴大電路的動態(tài)范圍；接收機采用抗干擾性能強的方案。如提高中頻頻率以減小鏡象干擾，在靈敏度滿足要求的前提下取消高頻放大器等；選擇合適的工作頻率。在外界強干擾頻率已知的情況下，選擇合適的工作頻率，消除形成上述干擾的條件；選擇合適的接收機中頻帶寬，既要保證信號能通過中頻電路，又要盡可能地抑制鄰近信道頻率的于擾。4接收機的靈敏度接收機的靈敏

27、度（Sensitivity）指標反映了接收機接收微弱信號的能力。靈敏度的定義是：在保持接收機輸出達到額定的信號功率和額定的信噪比條件下，天線端所需的信號最小電動勢。這個數(shù)值越小，表示接收機的靈敏度越高。一般廣播收音機的的靈敏度為50pV200MV,而通信接收機則要求為幾個pV甚至小于1pV。與接收機靈敏度有關(guān)的兩個因素是接收機的內(nèi)部噪聲和接收機的總增益，其中接收機內(nèi)部噪聲是影響接收機靈敏度的關(guān)鍵因素，而接收機前端電路的噪聲系數(shù)決定了接收機的整機噪聲系數(shù)，因此要提高接收機的靈敏度，就必須減少接收機前端電路的內(nèi)部噪聲，其具體措施有：采用有高放的接收機方案；前端電路選用低噪聲管，例如低噪聲系數(shù)的場效

28、應(yīng)管；選擇合適的三極管工作點；選用等效電阻小的天線；降低前端電路的工作溫度。在設(shè)計接收機或選用接收機時；對靈敏度的要求應(yīng)根據(jù)具體情況而定，并不是靈敏度越高越好。在接收信號比較強，而環(huán)境噪聲又比較大的場合，接收機的靈敏度宜選取得低一些，如在城市中使用的收音機、電視機等；而在接收信號較弱十且外部噪聲又較小的場合，接收機的靈敏度宜選得高一些。2.6.2無線電接收機的組成方案各種無線電接收機除了工作頻率、解調(diào)器以及中頻帶寬等方面有所不同外，其基本的組成大同小異。有些用于接收數(shù)據(jù)的接收機（如數(shù)字無線電話、無線尋呼機）和接收圖像的接收機（如電視機）：其前端電路和中頻電路也有很多相似之處。前端電路（俗稱高頻

29、頭）與中頻電路的組成方案對接收機的接收性能有至關(guān)重要的作用，這里就幾種流行的高頻頭及中放電路方案及設(shè)計思想作簡單介紹。1高頻頭高頻頭是指接收機從天線輸人端到第一級混頻器這部分的電路。目前常見的接收機高頻頭大都在第一混頻器前裝有一到兩級高頻放大器。由于接收的信號首先在高頻放大器中被放大，因此后面各級電路（特別是混頻器）的內(nèi)部噪聲對信號的影響就大大減弱，只要第一級高放的內(nèi)部噪聲足夠小，則接收機就可以獲得較高的靈敏度，這是接收機加高放的主要目的。另外，在接收機的預(yù)選器與變頻器之間加了放大器這樣一個單向的電路，變頻器中本振信號就不易通過高放耦合到天線上，本振的反向輻射可以被有效地抑制，可避兔對周圍接收

30、機的干擾。接收機抗多頻干擾的能力也是接收機的一個重要指標。無論是放大器還是混頻器都有一個最大輸入電壓，輸入信號一旦超過這個電壓廣信號中的各個頻率成份會在這些器件的非線性作用下產(chǎn)生大量的不可控制的多頻干擾。顯然，有高放的高頻頭對器件的最大輸入電壓要求更高。例如，一個晶體管混頻器的最大輸入電壓為100mV,在無高放方案中，接收機的第一級有源電路就是混頻器，因此接收機的最大允許輸入電壓為100mV，也就是說，它在輸入信號（包括各種干擾）；的電壓小于100mV時能正?；祛l+如果采用有高放的高頻頭方案，設(shè)高放的電壓增益為20dB，財接收機正常工作的輸入信號電壓必須小于10mV；如果仍要求接收機的最大輸入

31、電壓為100mV,則混頻器的最大輸入應(yīng)擴大至IV。可見，接收機的提高靈敏度與提高抗多頻干擾能力之間存在著矛盾。下面的幾種方法有助于解決這個矛盾：采用動態(tài)范圍大、噪聲系數(shù)小的場效應(yīng)管作為高放和混頻器件；對高放進行自動增益控制，降低大信號（包括各種干擾）時的高放增益；提高預(yù)選器的選擇性,減小輸入電壓中的干擾分量，防止因干擾太大而使電路進入非線性。2變頻次數(shù)在接收機的各種干擾中，中頻干擾和鏡頻干擾是必須重點考慮的對象，因為這兩種干擾一旦到達變頻器，變頻器以及其后的中頻電路就無法將它們與信號分離，因此中頻干擾與鏡頻干擾只能靠預(yù)選器和高頻濾波器濾除。為了提高接收機對鄰近波道干擾的抑制，同時有利于中放與解

32、調(diào)器的集成化，接收機的中頻頻率往往設(shè)計得，比較低，典型值為455kHz；這樣低的中頻，當接收機接收較高頻率的信號時，其鏡頻與信號頻率的相對頻差非常小，接收機抗鏡頻干擾的能力很差。這樣，接收機只有通過多次變頻，提高第一中頻，才能提高對鏡頻的抑制能力。圖2-28是一個兩次變頻的剛接收機的組成方案。在上圖的方案中，兩次變頻產(chǎn)生的中頻信號分別稱為一中頻和二中頻，由于一中頻的頻率提高到10.7MHZ,鏡頻干擾與信號的頻率間隔增大到21.4MHz，前端濾波器濾除鏡頻干擾的能力增強。兩次變頻方案的每個變頻器都存在著中頻干擾和鏡頻干擾，分別稱為第一中頻干擾、第一鏡頻干擾和第二中頻干擾、第二鏡頻干擾。一中頻的高

33、低選擇對接收機的抗干擾能力剖艮大的影響。圖2-29是超外差接收機對第一中頻干擾和第一鏡頻干擾的抑制過程示意圖。fI1、fL1、fml和fI2、fL2、fm2分別是在接收機以fI1、fI2為一中頻時的中頻干擾、本振頻率和鏡頻干擾。從圖中可見，在接收信號時，高頻濾波器（包括預(yù)選器和高放回路）的中心頻率調(diào)諧在信號頻率無上，在前端濾波器的特性一定的情況下，接收機對這兩個干擾的濾除能力與一中頻頻率的選擇有關(guān)。中頻頻率越高，鏡頻離信號頻率越遠，濾波器對鏡頻干擾的衰減就越大，但中頻離信號頻率也越近，濾波器對中頻干擾的衰減也就越小，因此接收機對中頻干擾的抑制和對鏡頻干擾的抑制就存在著矛盾。3自動增益控制（AG

34、C）在無線電通信過程中，下列幾種情況會造成接收機從天線感應(yīng)的信號強度發(fā)生變化：接收機與發(fā)射機在相對運動，如移動體之間的通信；無線信道的傳輸特性在發(fā)生變化，如利用電離層反射進行的通信；接收機變換接收對象，如改變電視頻道等；發(fā)射機與接收機中的各種器件（如放大器、電池等）的性能發(fā)生變化；造成發(fā)射功率或放大電路增益變化。如果接收機輸人的信號幅度太大，會使接收機中的一些電路進入非線性而使接收性能惡化：如果接收信號太弱，則會使接收機的輸出信噪聲比減小，或輸出功率不能滿足要求。因此必須在接收機中設(shè)置自動增益控制（AGC）電路。接收機中AGC的作用是使接收機的各級電路保持適當?shù)妮斎腚娖剑⑹菇庹{(diào)器的輸入信號電

35、平保持穩(wěn)定。AGC電路從接收到的信號中提取反映信號電平的信息，經(jīng)過處理后產(chǎn)生控制信號去控制接收機各級電路的增益（或衰減量）。當接收機輸入信號電平過高時，降低接收機的增益，反之，則提高接收機的增益。對接收機的AGC電路的要求是：在強信號輸入時，能使接收機的中放輸出電平保持穩(wěn)定，而在微弱信號輸入時，能使接收機具有低的整機噪聲系數(shù)。通常要求，在接收機輸入端信號電平變化100dB時，其末級中放輸出端的電平變化不超過51OdB。AGC電路的組成一般包括信號電平提取、控制信號處理和增益控制三個部分，如圖2-31所示。當中放輸出的信號電平發(fā)生變化時，由AGC系統(tǒng)對它進行提取、處理，并且控制中放或高放的增益，

36、使這個變化減小。必須指出的是，這里所說的信號電平變化不是指在發(fā)送端因調(diào)制而產(chǎn)生的信號幅度變化，而是由于通信距離變化或由于信道特性變化而引起的信號幅度的變化。對于調(diào)頻波來說，它是等幅波，其電平與信號的幅度是一致的，一旦AGC系統(tǒng)檢測到信號電平發(fā)生了變化，就可以認為是由信道引起的；而對調(diào)幅波或者單邊帶信號來說，其幅度本身就因調(diào)制而變化，因此AGC系統(tǒng)檢測到的信號幅度變化既包含了由調(diào)制產(chǎn)生的變化，也包含了因信道特性變化而引起的變化，在這種情況下信號電平的提取必須排馀調(diào)制的因素。對信號電平的提取一般有兩種方法，一種是直接對信號進行包絡(luò)檢波，從信號的包絡(luò)中提取信號電平，這種方法稱為包絡(luò)AGC(EAGC)。在EAGC系統(tǒng)中檢波器后的低通濾波器截止頻率應(yīng)足夠低以便能夠濾除話音信號。如果接收機中的解調(diào)器本身就是包絡(luò)檢波器，則可以直接從其輸出中用低通濾波器取出反映信號電平的分量。另一種方法是用一個窄帶濾波器從中頻信號中取出信號的載波分量進行檢波，用載波的電平替代信號電平，這種方法稱為導(dǎo)頻AGC(PAGC)，如果是FM信號，則可以在發(fā)射時加入一個低電平的導(dǎo)頻信號。在PAGC方式下提取的信號電平基本上與調(diào)制信號無關(guān)，在信道沒有選擇性衰落時情況下能比較真實地反映信號的實際電平。圖2-32是PAGC系統(tǒng)的原理框圖。導(dǎo)頻濾波器從第二中放輸出端取出導(dǎo)頻信號，經(jīng)放大；整流(AGC檢波)、延遲和低通濾波后控制