【题目编号】MC1-0838
【题目】接收机和发射机中常见的混频器有什么作用?
【答案】A
[A]频率变换。将信号的原始频率变换成另一个频率
[B]混合式调音。将两个信号相互叠加,送往扬声器
[C]变频调速。把直流电变成变频交流电以驱动天调
[D]多频放大器。同时放大具有不同频率的多个信号
考点速览
题目问接收机和发射机里常见的混频器有什么作用,答案是频率变换——把信号的原始频率变成另一个频率。
四个选项里,有一个把混频说成音频层面的「混合」,有一个把它当成电机里的变频调速,还有一个把它当成能同时放大多个频率的放大器。它们共同的特点是:都抓到了「混」字,却没抓住混频器真正完成的那件事。
混频靠的是非线性,不是相加
两只不同频率的信号送进线性电路,输出里只有这两只信号本身,不会凭空冒出新的频率。混频器(mixer)之所以能变出新的频率,是因为它工作在非线性状态:器件里的电流与电压不成正比,两只信号在其中互相作用,输出的频谱里出现了它们频率的和与差。
设输入信号频率为 f1、本振频率为 f2,混频后的频谱里主要有 f1 + f2 与 f1 − f2 两组分量。想留哪一组,由后面的滤波器决定:留下差频,是收信机里最常见的下变频;留下和频,就是把频率往上搬。无论留哪一组,输入信号的调制规律都跟着一起搬过去——调幅波的包络、单边带信号的边带结构,位置变了,内容没变。这正是超外差架构成立的前提:把不同工作频率的信号统统搬到同一个中频上,后面的放大与滤波只按中频设计一次就够。
只放差频,是因为中频固定
中频取得固定,高放与中频放大就都能做成窄带、高增益的电路,选择性与灵敏度一起提上去。和频那一路频率更高,滤波器与放大器都要另按一套参数设计,成本与复杂度都上去了。常见做法是用中频滤波器只放差频过去,和频被衰减掉。这也解释了为什么变频级后面紧跟着一只中频滤波器:混频器负责造出中频,滤波器负责只让中频通过,两者是一对搭档。
逐项辨析
选项 A 正确。频率变换是混频器的基本功能,把输入信号的原始频率搬到另一个频率上,多数场合搬向中频。
选项 B 错误。把两个信号相互叠加送往扬声器,那是音频混合电路做的事,输出的是给人听的音频。混频器的输入输出都是射频或中频信号,输出的新频率是两只信号频率的和或差,不是幅度的简单叠加。
选项 C 错误。变频调速属于电动机驱动领域,指的是改变供电频率来调节电机转速,与天线调谐器(antenna tuner,俗称天调)没有关系。天调做的是阻抗匹配,也不需要什么变频交流电。
选项 D 错误。同时放大具有不同频率的多个信号,那是宽带放大器的能力,本质仍是放大,没有产生新的频率。混频器不负责放大,甚至常常带有转换损耗(conversion loss)。输出里必须出现输入所没有的频率成分,这才是混频器与放大器的分界。
混频器、倍频器、检波器别混
三个器件都在利用非线性,区别在输入与输出的频率关系。倍频器的输出是输入频率的整数倍,输入只有一路;混频器是两路输入,输出是两路频率的和或差;检波器工作在解调环节,输入是已调射频或中频,输出是恢复出来的低频调制信号。判断某个器件在做什么,看输入几路、频率怎么变,比背定义可靠得多。
顺带一句实务上的观察:混频器是收信机里最容易被强信号欺负的一级。前端送来的信号一旦过大,混频器就进入饱和,输出里冒出大量交调分量,表现为频道上凭空多出来的干扰。所以预选滤波、衰减器(ATT)与射频增益控制这些手段,很多时候就是为保护混频器的工作点而设的。
应试要点
一句话:混频器干的是频率变换,输出为两路输入频率的和与差。看到「叠加送扬声器」「电机调速」「多频放大」这类说法,直接排除。