超外差收音机的工作原理及仿真
任意的AM 已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)，当
m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0) ，且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ωct+θ0)
超外差接收技术广泛用于无线通信系统中。图4.9所示是一个基本的超外差收音机的原理框图。下面以最常见的AM 超外差收音机为例来说明。
通常的AM 中波广播收音机覆盖的频率范围为540—1700KHz ，中频IF 频率为455KHz 。商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。本地振荡器的典型设置都高于所希望解调的RF 信号，即所谓高边调谐。输入滤波器用于抑止所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率解调中频fIF 有关的镜像频率2 fIF信号。固定的中频IF 滤波器用于提高收音机的接收选择性。通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小。实际电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，增加一级增益后再检波。
一个基本的AM 收音机的系统仿真框图如图4.10所示。本例主要用于说明超外差AM 收音机的工作原理及信号解调过程。为节省仿真时间，没有按实际的540-1700KHz 的频率覆盖范围和455KHz 中频（IF ）频率设计，而采用了20KHz 作为IF 。另外设了30 KHz、40 KHz、50KHz 三个载波频率的发射信号（模拟三个电台），模拟调制信号的带宽为5KHz 以下。并设希望接收的频率为第二个电台的频率40 KHz ，收音机使用高边调谐，则本振LO 应为40+20＝60KHz ，且存在一个镜像干扰频率为40+2×20＝80KHz 。整个混频输入与混频输出的频谱搬移过程可以用图4.11表示。
系统采样速率设置为200KHz 。在图4.10的左边对应的是三个AM 信号发生器，用来模拟三
个电台。调制信号采用了扫频信号，
分别采用了不同的扫频带宽和不同的调制度。中频滤波器采用一个5个极点、3dB 带宽为10KHz 的切比契夫滤波器，其频率响应如图4.12所示的波特图。接收到的RF 信号（图20）频谱如图4.13所示。其中在40KHz 频率的信号具有最大的调制度（设置为1），信息带宽的中心信号是所希望接收的信号。RF 与60KHz 的本振信号混频后输出的频谱如图4.14所示。在该图中除了差频项的10、20、30KHz 成分外，还能看到在90-100KHz 位置上有混频输出的和频项，而110和100KHz 的镜像频谱成分在窗口已经观察不到了，这是因为系统的采样率为200KHz 。输出的差频项频谱信号通过一个5极点切比契夫带通滤波器后，得到如图4.15所示的频谱，其中所希望的20KHz 载波信号比10KHz 和30KHz 的信号大了约15dB ，所以通过一个简单的二极管包络检波器就可以将原调制信号解调。解调后的时域信号波形如图4.16所示。
超外差收音机的工作原理及仿真
任意的AM 已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)，当
m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0) ，且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ωct+θ0)
超外差接收技术广泛用于无线通信系统中。图4.9所示是一个基本的超外差收音机的原理框图。下面以最常见的AM 超外差收音机为例来说明。
通常的AM 中波广播收音机覆盖的频率范围为540—1700KHz ，中频IF 频率为455KHz 。商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。本地振荡器的典型设置都高于所希望解调的RF 信号，即所谓高边调谐。输入滤波器用于抑止所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率解调中频fIF 有关的镜像频率2 fIF信号。固定的中频IF 滤波器用于提高收音机的接收选择性。通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小。实际电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，增加一级增益后再检波。
一个基本的AM 收音机的系统仿真框图如图4.10所示。本例主要用于说明超外差AM 收音机的工作原理及信号解调过程。为节省仿真时间，没有按实际的540-1700KHz 的频率覆盖范围和455KHz 中频（IF ）频率设计，而采用了20KHz 作为IF 。另外设了30 KHz、40 KHz、50KHz 三个载波频率的发射信号（模拟三个电台），模拟调制信号的带宽为5KHz 以下。并设希望接收的频率为第二个电台的频率40 KHz ，收音机使用高边调谐，则本振LO 应为40+20＝60KHz ，且存在一个镜像干扰频率为40+2×20＝80KHz 。整个混频输入与混频输出的频谱搬移过程可以用图4.11表示。
系统采样速率设置为200KHz 。在图4.10的左边对应的是三个AM 信号发生器，用来模拟三
个电台。调制信号采用了扫频信号，
分别采用了不同的扫频带宽和不同的调制度。中频滤波器采用一个5个极点、3dB 带宽为10KHz 的切比契夫滤波器，其频率响应如图4.12所示的波特图。接收到的RF 信号（图20）频谱如图4.13所示。其中在40KHz 频率的信号具有最大的调制度（设置为1），信息带宽的中心信号是所希望接收的信号。RF 与60KHz 的本振信号混频后输出的频谱如图4.14所示。在该图中除了差频项的10、20、30KHz 成分外，还能看到在90-100KHz 位置上有混频输出的和频项，而110和100KHz 的镜像频谱成分在窗口已经观察不到了，这是因为系统的采样率为200KHz 。输出的差频项频谱信号通过一个5极点切比契夫带通滤波器后，得到如图4.15所示的频谱，其中所希望的20KHz 载波信号比10KHz 和30KHz 的信号大了约15dB ，所以通过一个简单的二极管包络检波器就可以将原调制信号解调。解调后的时域信号波形如图4.16所示。