【题目编号】MC1-0594
【题目】在架设业余中继台之前必须调查台址附近有没有其他频率的发射机,其信号强到可以在中继台的接收机中与中继台的下行信号产生三阶互调,并且互调产物落入中继台的上行频率范围内。如果中继台的上、下行频率分别为 fR 和 fT,则可能造成这种三阶互调干扰的频率fX 可以计算为:
【答案】A
[A]2fT - fR 或 (fT + fR ) / 2
[B]fT - fR 或 fT + fR
[C]2(fT - fR) 或 2(fT + fR )
[D]2fT 或 2fR
考点速览
这道题是中继台选址里的一个计算型考点:台址附近若有强信号发射机,它的频率 fX 可能与中继台发射频率 fT 混频,产生三阶互调(third-order intermodulation)产物,恰好落到中继台接收频率 fR 附近造成干扰。题目要求算出这个危险频率 fX 的表达式,答案是 2fT − fR 或 (fT + fR)/2。这是本批里唯一带公式推导的题,要把三阶互调的阶数规则搞清楚。
原理与依据
互调失真源于非线性。理想器件输出与输入成正比(线性),但真实的放大器、混频器、乃至接收机前端,在信号较强时会表现出非线性,输出里除了原信号,还冒出各种"组合频率"。当两个频率 f1、f2 同时进入非线性电路,输出中会出现 m·f1 ± n·f2 这样的分量,m、n 是整数,|m| + |n| 的和称为这个互调产物的"阶数"。
二阶(|m|+|n|=2)产物是 f1 + f2 与 f1 − f2,就是通常说的和频、差频。三阶(|m|+|n|=3)产物包括 2f1 − f2、2f2 − f1,以及 2f1 + f2、2f2 + f1 这类和频。工程上最棘手的是 2f1 − f2 和 2f2 − f1 这两个"差频型"三阶产物,因为它们落在原信号频率附近,很难用滤波器滤掉,最容易被接收机收进来。
本题设中继台发射频率为 fT、接收频率为 fR,附近的干扰发射机频率为 fX。干扰信号 fX 与中继台自己的发射信号 fT 一起进入某处非线性器件,产生的三阶互调产物要正好等于 fR 才会干扰接收。于是有两组可能:
第一组,产物取 2fT − fX,令其等于 fR,即 2fT − fX = fR,移项得 fX = 2fT − fR。
第二组,产物取 2fX − fT,令其等于 fR,即 2fX − fT = fR,移项得 2fX = fT + fR,解得 fX = (fT + fR)/2。
两式量纲都是频率(单位 Hz 或 MHz),2fT − fR 是频率的线性组合,(fT + fR)/2 是收发频率的平均值,都正确。举一个量纲自检的例子:若 fT 和 fR 都以兆赫为单位,2fT − fR 和 (fT + fR)/2 的结果也必然是兆赫,单位一致,不会出错。
逐项辨析
选项 A 是正确项:2fT − fR 或 (fT + fR)/2。上面推导已给出依据,这两个频率处的强信号都可能通过三阶互调把噪声产品搬进接收频带。
选项 B 是 fT − fR 或 fT + fR。这是二阶互调产物(差频、和频),阶数是 |m|+|n|=2,不属于题干要求的三阶互调,错在阶数不对。
选项 C 是 2(fT − fR) 或 2(fT + fR)。它只是把二阶的差频、和频各自乘了 2,物理上没有对应的互调分量——三阶产物不会凭空变成二阶产物的两倍,这一项属于编出来的式子,量纲虽对但阶数规则不成立。
选项 D 是 2fT 或 2fR。这是单个信号的二次谐波(second harmonic),是单信号非线性失真的产物,不涉及两个信号互相作用,根本不是"互调"。互调必须是两个及以上信号共同作用才产生,所以 D 直接排除。
易混淆点
最容易混的是"谐波"和"互调":谐波是一个信号自身的整数倍频率(2f、3f),互调是两个信号之间的组合频率(m·f1 ± n·f2)。判断就看产物里出现几个不同的频率变量:只出现一个频率的倍数是谐波,出现两个频率组合的是互调。另一个易错点是阶数,看 |m|+|n| 而不是看系数大小,2f1 − f2 是 2+1=3 阶,f1 − f2 是 1+1=2 阶,别把"系数 2"误当成"二阶"。还要注意三阶产物里和频型(2fT + fX、2fX + fT)频率更高,通常落在带外、危害小,真正要防的是差频型 2fT − fX 和 2fX − fT,它们离原频率近。
应试要点
背住三阶互调的核心产物 2f1 − f2 与 2f2 − f1,它们是差频型、离原信号最近、最难滤除。本题把 fX 当成待求量,令 2fT − fX = fR 得 fX = 2fT − fR,令 2fX − fT = fR 得 fX = (fT + fR)/2。看到含 (fT+fR)/2 和 2fT−fR 的选项直接选,二阶(fT±fR)、二次谐波(2fT、2fR)都是干扰项。