土工織物

[拼音]：chaowaicha

[英文]：superheterodyne

利用本地產生的振盪波與輸入訊號混頻，將輸入訊號頻率變換為某個預先確定的頻率的方法。超外差原理最早是由E.H.阿姆斯特朗於1918年提出的。這種方法是為了適應遠端通訊對高頻率、弱訊號接收的需要，在外差原理的基礎上發展而來的。外差方法是將輸入訊號頻率變換為音訊，而阿姆斯特朗提出的方法是將輸入訊號變換為超音訊，所以稱之為超外差。1919年利用超外差原理製成超外差接收機。這種接收方式的效能優於高頻（直接）放大式接收，所以至今仍廣泛應用於遠端訊號的接收，並且已推廣應用到測量技術等方面。

超外差原理如圖1。本地振盪器產生頻率為f1的等幅正弦訊號，輸入訊號是一中心頻率為fc的已調製頻帶有限訊號，通常f1＞fc。這兩個訊號在混頻器中變頻，輸出為差頻分量，稱為中頻訊號，fi=f1-fc為中頻頻率。圖2表示輸入為調幅訊號的頻譜和波形圖。輸出的中頻訊號除中心頻率由fc變換到fi外，其頻譜結構與輸入訊號相同。因此，中頻訊號保留了輸入訊號的全部有用資訊。

超外差原理的典型應用是超外差接收機（圖3）。從天線接收的訊號經高頻放大器（見調諧放大器）放大，與本地振盪器產生的訊號一起加入混頻器變頻，得到中頻訊號，再經中頻放大、檢波和低頻放大，然後送給使用者。接收機的工作頻率範圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入訊號時，可以用改變本地振盪頻率f1的方法使混頻後的中頻fi保持為固定的數值。

接收機的輸入訊號uc往往十分微弱（一般為幾微伏至幾百微伏），而檢波器需要有足夠大的輸入訊號才能正常工作。因此需要有足夠大的高頻增益把uc放大。早期的接收機採用多級高頻放大器來放大接收訊號，稱為高頻放大式接收機。後來廣泛採用的是超外差接收機，主要依靠頻率固定的中頻放大器放大訊號。

和高頻放大式接收機相比，超外差接收機具有一些突出的優點。

（1）容易得到足夠大而且比較穩定的放大量。

（2）具有較高的選擇性和較好的頻率特性。這是因為中頻頻率fi是固定的，所以中頻放大器的負載可以採用比較複雜、但效能較好的有源或無源網路，也可以採用固體濾波器，如陶瓷濾波器（見電子陶瓷）、聲表面波濾波器（見聲表面波器件）等。

（3）容易調整。除了混頻器之前的天線迴路和高頻放大器的調諧迴路需要與本地振盪器的諧振迴路統一調諧之外，中頻放大器的負載迴路或濾波器是固定的，在接收不同頻率的輸入訊號時不需再調整。

超外差接收機的主要缺點是電路比較複雜，同時也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等(見混頻器)。例如，當接收頻率為fc的訊號時，如果有一個頻率為f婞=f1+fi的訊號也加到混頻器的輸入端，經混頻後也能產生|f1-f婞|=fi的中頻訊號，形成對原來的接收訊號fc的干擾，這就是像頻干擾。解決這個問題的辦法是提高高頻放大器的選擇性，儘量把由天線接收到的像頻干擾訊號濾掉。另一種辦法是採用二次變頻方式。

二次變頻超外差接收機的框圖如圖4。第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾訊號的中心頻率與有用輸入訊號uc的中心頻率差別較大，使像頻訊號在高頻放大器中受到顯著的衰減。第二中頻頻率選得較低，使第二中頻放大器有較高的增益和較好的選擇性。

隨著積體電路技術的發展，超外差接收機已經可以單片整合。例如，有一種單片式調幅-調頻（AM/FM）接收機，它的AM／FM高頻放大器、 本地振盪器、 混頻器、AM/FM中頻放大器、AM/FM檢波器、音訊功率放大器以及自動增益控制(AGC)、自動頻率控制(AFC)、調諧指示電路等(共700個元件)均整合在一個面積為2.4×3.1毫米2晶片上，它的工作電壓範圍為1.8～9伏，工作於調幅與調頻方式的靜態電流分別為3毫安和5毫安。