上變頻

上變頻（up conversion），將具有一定頻率的輸入信號，改換成具有更高頻率的輸出信號（通常不改變信號的信息內容和調製方式）的過程。 在超外差式接收機中，如果經過混頻後得到的中頻信號比原始信號高，那么此種混頻方式叫做上變頻。由於變頻獲得的中頻頻率較高，所以對接收機中中頻放大、濾波、解調都提出了更高要求，使整個接收機成本較高。上變頻可獲得極高的抗鏡像干擾能力，且可獲得整個頻段內非常平坦的頻率回響。綜合以上因素，使這種變頻方式通常只有軍用等特殊場合（如軍用電台）得到廣泛套用，但在民用級產品中極少見到。

基本介紹

• 中文名：上變頻
• 外文名：up conversion
• 屬性：通信術語
• 分類：頻率改變
• 相關：中頻信號、原始信號

上變頻原理

上變頻（up conversion），變頻器輸入端同時作用著兩個信號，一個是輸入信號，一個是本機振盪信號。所謂上變頻是指這樣的變頻作用：其輸出信號頻率高於輸入信號頻率，亦即將輸入信號頻率向提高的方向變換。

在高頻電子線路中，常常需要將信號的頻譜進行線性搬移。所謂頻譜線性搬移，是指頻譜結構不變，即各個頻率分量的相對幅度無變化、頻率分量無增減，只是在頻率軸上的平行移動。這種頻譜搬移不僅有利於提高設備的性能，而且能夠適應許多套用系統，比如廣播系統、電視系統、移動通信系統等。
變頻電路廣泛用於各種電子設備中。最典型的套用就是超外差式接收機，它將較高的載頻變成較低的固定中頻，然後進行中頻放大、檢波等處理，使整個接收機的靈敏度和選擇性大大提高。超外差式接收機正是利用變頻電路把不同中心頻率的頻道信號變換成固定中頻信號，而信號的調製方式、頻譜結構都不變，提高了接收機的靈敏度、選擇性和可靠性。這是變頻電路提高設備性能的典型例證。在廣播系統中，需要傳輸幾個節目，不同節目的信號分配的頻譜不一樣，發射機需要把各個節目的信號按預定的頻譜安排進行線性搬移。在頻率合成器中，常用變頻電路完成頻率加減運算，從而得到不同的頻率，這些頻率的穩定度可以與主振盪器的高穩定度相同。在多路微波中繼接力系統中，接收機常常把微波頻譜變換成頻率較低的中頻信號，在中頻上進行電壓放大和功率放大，達到足夠的電壓增益和功率增益後，再用變頻電路把中頻信號變換成微波信號，轉發給下一站。
由此可見，變頻電路的功能是將已調波的載波頻率變換成另一個載波頻率，一般為固定的中頻載波頻率，而且保持其調製規律不變。變頻電路是一種頻率變換電路，或者說是一種頻譜線性搬移電路。
變頻電路有上變頻和下變頻之分。當輸出信號的載波角頻率為時，稱其中頻為高中頻或和中頻；當輸出信號的載波角頻率為時，稱其中頻為低中頻或差中頻。其中為本機振盪器的角頻率；簡稱本振角頻率；為輸入信號的中心角頻率。因此，對於各種各樣的已調波，變頻電路把其載波頻率（簡稱載頻）變成了固定的中頻。如果中頻比輸入信號的中心角頻率更高，則變頻電路把輸入信號向頻譜高端搬移，稱為上變頻；反之，則向頻譜低端搬移，稱為下變頻。
變頻電路將兩個不同信號（其中一個為本地振盪信號）輸入非線性元器件進行頻率組合後，取出差頻或和頻信號。如果這個電路既產生本振信號，又實現頻率變換，則稱其為自激式變頻器，簡稱變頻器。如果這個電路只實現頻率變換，本振信號由另外的電路產生，則稱其為混頻器，並且，把包括本振信號產生電路在內的整個電路稱為它激式變頻器。

上變頻系統

由較低中頻(如常用的455 KHz)提供大多數接收機選擇性的二次變頻方案一直為一種標準習俗。這是因為當中頻較低時器件能夠很容易地獲得所需的選擇性。但是，由於可以利用VHF晶體濾波器(30～120 MHz)實現中頻電路，因此通信接收機常變頻到較高的中頻，而不是射頻。

例如，在圖中，接收機調諧到30 MHz並使用40 MHz中頻。此乃一個上變頻系統，因為中頻甚至比接收信號頻率還高。70 MHz本機振盪器與30 MHz信號混頻產生所需的40 MHz中頻信號。使用晶體濾波器則可完全提供40 MHz中頻所需的靈敏度。

確定圖中系統的鏡像頻率。

解：110 MHz信號與70 MHz本機振盪器混頻，則會產生40 MHz輸出頻率成分。因此鏡像頻率為110 MHz。

說明了上變頻的優點。110 MHz的鏡像頻率不可能通過已調諧至30 MHz射頻放大器。因此它不需要二次變頻及其附加電路。上變頻方案的缺點就是需要具有較高Q值的中頻濾波器，以及具有良好的高頻回響的中頻電晶體。技術已使得上變頻器件具有經濟成本優勢。與二次變頻相比，上變頻的其他優點還包括對鏡像頻率的抑制特性更強，振盪器所需的調諧範圍更小。以下的示例將說明上變頻系統具有較小的調諧範圍，並能使窀頻率範圍內本機振盪器頻率可變跟蹤的難度降至最小。

通常將混頻器之前的調諧電路稱為預選器。預選器的主要功能是抑制接收機中的鏡像頻率。假如採用已知Q值的單級調諧電路來實現鏡像頻率抑制，則可計算出其鏡像頻率的抑制量。以下等式就給出了鏡像頻率抑制量的dB值。假如用多級調諧電路來實現鏡像頻率抑制，則可分別計算每一級調諧電路抑制量的dB值，將各結果相加即可得到總的抑制量。

鏡像頻率抑制

式中為鏡像頻率，為所需信號頻率，Q為調諧電路的Q值。

上變頻器

上變頻器主要功能是將70MHz調相或掃描信號變換到所要求的頻率上。上變頻器使用系統提供的10MHz頻標，保證輸出信號的相關性。對上變頻器的要求是：滿足系統對頻帶和頻率步進量的要求；輸出信號具有良好的噪聲性能和雜波抑制；滿足高功率放大器激勵電平的要求等。