与变形的本地振荡器信号混合

信息处理 傅里叶变换 调幅
2022-02-06 08:38:57

我决定建立一个 AM 接收器,用于从附近以954 kHz运行的广播电台捕获声音信号。我已经完成了系统设计并开始测试接收器的第一段之一,它将所关注的到达信号下变频为455 kHz的 IF 频率。

对于该转换,我使用了一个混频器,该混频器将使用基于 PWM 信号发生器的本地振荡器:PWM 信号的占空比为 0.5,频率约为470 kHz该信号被引导到一个带通滤波器,该滤波器的下角频率和上角频率分别为1.1 MHz1.5 MHz ,从而可以获得位于该方波内部的大约1.4 MHz的正弦分量并将其用于下变频。相关的正弦频率分量可以在下图中看到,它是 PWM 信号的傅里叶变换(关于频率分量的有用信息在表格中以蓝色突出显示。)。

PWM信号的傅里叶变换

当然,为了操作,该正弦信号然后被放大到足够的水平。

我为系统选择了 LM318N,Multisim 上的测试电路图如下:

电路图

输出信号如下:

本振信号

显然,本振信号不是纯正弦信号,并且具有变形的幅度包络。如果在现实生活中实现该波形会导致整个接收器系统出现故障吗?

2个回答

看起来该信号在传递正确信号方面做得很好,但它在 470kHz 处留下了一些基波。你可能只有20dB左右的抑制比,虽然不好,但也不是没有希望。我在其中看到的关键是您可以通过它画一条线,并且所需的信号始终在该线的上方和下方。

因此,它在很大程度上取决于您使用的混音器,但这应该可以工作。它不会赢得任何最佳广播奖,但如果您的目标只是让某些东西正常工作 - 请继续下一步!

我建议,如果您将此作为学习练习,那么您将收音机构建成块,这样您就可以将一个块换成另一个块。让它与这个 LO 一起工作,然后如果你想改进它,你可以构建另一个更好的 LO 并尝试,而不必构建一个全新的收音机。

(请注意:生成方波然后对其进行滤波以获得 LO 是一种完全可以接受的方法——看起来你需要更好的滤波。所以你可以稍后再做,在你让无线电的其余部分工作之后) .

首先:是的,振荡器缺陷是噪声、自干扰、来自他人的意外干扰以及接收器中的一般烦恼的系统性来源之一。

要弄清楚这是否是一个问题,您应该首先了解混频器的作用:它将您的 LO 信号和 RF 带通信号相乘并将它们相乘。

傅里叶变换的卷积定理告诉我们,乘法(在时域中)等价于两者在频域中的卷积。现在,频域中的理想 LO 只有两个离散频率分量:一个在正 LO 频率+fLO,一个在fLO, 所以信号是SLO(f)=C(δ(ffLO)+δ(f+fLO)), 对于某个常数C封装LO的幅度和相位)。

现在,与一个卷积δ是——方便地——简单地转移。因此,您的混频器会在频域中移动。好的!一次

  • 经过fLO(混合fRFfRFfLO, 如此接近 0 Hz, 和 fRFfRFfLO,因此离 0 Hz 更远),并且
  • 曾经+fLO(混合fRFfRF+fLO,因此离 0 Hz 更远)和 fRFfRF+fLO,因此更接近 0 Hz)。

您可以使用简单的实值低通或高通滤波器来选择。

现在,您的 LO 不仅是一个完美的单次谐波,而且看起来仍然有些周期性。我打赌你可能将其描述为余弦,由一些拍频调制,因此在频域中,你得到两组不同的总和δ具有不同的幅度、相位和频率。

所以:这里发生的是你得到各种频率分量±fRF±fLO,1±fLO,2. 当 RF 带通信号的带宽足够大以至于它们重叠时,这就会成为一个问题,然后就会产生自干扰。

无论您是否属于这种情况——我们无法告诉您!但是,一旦您坐下来,在频域中绘制信号(及其带宽),并勾勒出调制产品的最终位置,就变得容易了。(如果您需要此类图表的外观示例,图表或任何在水平轴上具有“频率”,在垂直轴上具有“功率密度”的东西)。