應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的正弦輸入產(chǎn)生了包含不同頻率的輸出,結(jié)果可能是好的、壞的或丑陋的。

根據(jù)?字典定義 ,互調(diào)是"電流裝置中產(chǎn)生的頻率等于提供給該裝置的頻率的總和和差異。"在電氣工程學(xué)的文獻(xiàn)中,"變形"一詞后面常常是"變形"一詞。實(shí)際上,互調(diào)失真(IMD)是一個(gè)很糟糕的問(wèn)題,需要消除。然而,導(dǎo)致IMD的過(guò)程通常在通信和測(cè)試應(yīng)用程序中得到很好的利用。

什么是有用的例子?

頻率轉(zhuǎn)換-向上轉(zhuǎn)換或向下轉(zhuǎn)換。向上轉(zhuǎn)換將基帶或中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于傳輸?shù)纳漕l信號(hào);它可用于任意波形發(fā)生器。向下轉(zhuǎn)換將接收的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)或中頻信號(hào);它可用于高頻信號(hào)分析器。

頻率轉(zhuǎn)換使用多久了?

至少?gòu)碾妶?bào)時(shí)代開(kāi)始。 圖1 展示了超外差調(diào)幅(AM)無(wú)線電的簡(jiǎn)化圖。在這里,一個(gè)混頻器向下轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)到一個(gè)固定的中間頻率(中頻),由一個(gè)可變的本地振蕩器(LO)耦合到一個(gè)射頻調(diào)諧器。該電路在1917年獲得專利,至今仍在使用。

圖1超外差電路,在1917年獲得專利,向下轉(zhuǎn)換一個(gè)射頻輸入到一個(gè)中頻信號(hào)。

那么糟糕的部分是什么呢--IMD比諧波失真更糟糕嗎?

在音頻領(lǐng)域,IMD通常被認(rèn)為是更糟的。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),作曲家一直在為他們的音樂(lè)創(chuàng)作諧波。如果你聽(tīng)了一篇作文,你以前沒(méi)有聽(tīng)過(guò),也沒(méi)有樂(lè)譜的拷貝,你可能不知道你是在聽(tīng)諧波失真,還是有意寫(xiě)的諧波線。另一方面,聽(tīng)眾認(rèn)為IMD是丑陋的。(有例外。但一般來(lái)說(shuō),扭曲是扭曲,不管是諧波的還是IMD的,它應(yīng)該被最小化。即使在音頻領(lǐng)域,作曲家也不希望你聽(tīng)到他們不希望的諧波。

好了,回到頻率轉(zhuǎn)換:混音器是如何工作的?

混合器是一個(gè)非線性的組件,它將兩個(gè)正弦輸入乘起來(lái),并產(chǎn)生一個(gè)包含輸入頻率和差的輸出。

等等,提醒我,為什么乘法是非線性的?

乘法并非固有的非線性。變量和常數(shù)的乘法是一個(gè)簡(jiǎn)單的線性增益級(jí).兩個(gè)變量的乘法是非線性的.

線性度的測(cè)試是一個(gè)系統(tǒng)是否堅(jiān)持疊加原理,這反過(guò)來(lái)又要求系統(tǒng)表現(xiàn)出加性和均勻性。如果輸入的話 A 產(chǎn)出 X 以及輸入 b 產(chǎn)出 y ,然后同時(shí)申請(qǐng) A + b 會(huì)產(chǎn)生 X + y .

數(shù)學(xué)上,同一性符合 f (c) X )=c f ( X ),C是常量。簡(jiǎn)而言之,均勻性意味著如果你把輸入量翻一番,輸出量就會(huì)翻一番。

圖2 測(cè)試兩個(gè)均勻性系統(tǒng):一個(gè)加法器和一個(gè)乘數(shù),每個(gè)系統(tǒng)都以兩個(gè)變量作為輸入。如圖2a所示,將加法器的輸入增加一倍,使輸出增加一倍,從而獲得均勻性的檢查標(biāo)記。對(duì)于乘數(shù)來(lái)說(shuō),投入加倍,產(chǎn)出加倍,所以乘數(shù)不能通過(guò)均勻性測(cè)試。圖2b以圖表形式顯示了結(jié)果。對(duì)于你以前的乘法,紅線是藍(lán)線乘以常數(shù)2,結(jié)果是線性的。

圖2兩個(gè)變量的加法是線性的,而它們的乘法是非線性的.

您能提供一個(gè)具體的混合器示例嗎?

圖3a 顯示一個(gè)混合器,乘以300MHZ和50MHZ信號(hào)。圖3b更仔細(xì)地查看了輸入(紅色和藍(lán)色跟蹤)和輸出(黑色跟蹤)。

圖3混合器(a)乘以兩個(gè)輸入來(lái)產(chǎn)生一個(gè)輸出(b)。

黑色痕跡的頻率含量不是很明顯,所以我們將借用上一系列的快速傅立葉變換(FFT)。?第4部分 包括整個(gè)系列的摘要)并仔細(xì)研究。 圖4 顯示混合器已取代了50兆赫和300兆赫的輸入信號(hào),其信號(hào)代表這些信號(hào)的和(350兆赫)和差(250兆赫)。

圖4圖3的混頻器產(chǎn)生輸入頻率的總和和差.

等等,如果我們調(diào)整一個(gè)載波會(huì)怎么樣?你的例子表明載波頻率消失了,取而代之的是其他頻率。在現(xiàn)實(shí)世界里似乎不是這樣的。

它取決于調(diào)制類型。我們會(huì)仔細(xì)看看第二部分. 然后,我們將側(cè)重于IMD(包括它的子集被動(dòng)IMD,或PIM失真),如何測(cè)量它,以及如何最小化它。