移頻器

移頻器也是用來抑制聲反饋現象的設備，與聲反饋抑制器不同的是，它是對揚聲器送出的聲音信號的頻率進行提升(移頻)處理，使聲頻增加5Hz(或3Hz、7Hz)，使其相對於原話筒聲音的頻率發生偏移，無法構成正反饋，也就不會產生聲反饋現象。

與聲反饋抑制器相同，移頻器在擴聲系統中也是串聯在調音台與壓限器之間或並接在調音台上。

由於移頻器的低頻調製畸變較大，因此它只適用於以語音為主要內容的擴聲系統；而聲反饋抑制器畸變小，可用在音樂擴聲系統中。

在擴聲系統中用來抑制聲反饋的除了反饋抑制器外，還用到移頻器。移頻器的接法與反饋抑制器一樣，接在調音台與壓限器之間。移頻法降低聲反饋的基本概念是用偏移頻率的方法破壞反饋聲和原始信號同相的條件。在擴聲系統中，迴路增益超過0dB，系統就產生振蕩。因此，放大器的最大允許增益取決於傳輸響應的最大峰值，相應於最高峰值的迴路增益必須低於0dB。有了移頻以後，反饋系統的振蕩條件就取決於傳輸響應的平均增益。只要反饋系統的平均增益低於0dB，它的工作狀態仍然是穩定的。所以移頻法允許增加的增益近似等於房間穩態傳輸響應上極大增益與平均增益之差，大約為10dB。最佳的移頻量等於傳輸響應上各峰與相鄰谷之間的平均距離，因為這時在增益峰值產生的多餘能量迅速在谷值處被吸收，最佳頻移最大約為4/T，其中T為房間內混響時間。更大的移頻量，例如超過7Hz，人耳就能覺察到，影響擴聲質量。

實現移頻的方法有好幾種，常見移頻器用的是單邊帶調製方法。它使輸入信號經過調製和解調，如果兩個載頻保持給定的頻偏，就可以使輸出信號在頻率軸上偏移。這種移頻器的優點是簡單、穩定和可靠。獲得移頻△f的移頻器框圖如圖8-9所示。從前級放大器送來的頻率為庀的信號加到調製器，調製器輸出經過放大後用帶通濾波器取出頻率為f+f的上邊帶信號，其中載頻f(以及f)由晶體振蕩器供給。上邊帶信號經解調器解調，用低通濾波器取出頻率為f+f-f的有用信號，它在頻率軸上的偏移量為△f=f-f，為3～8Hz。調製器一般都採用平衡線路，以抑制載頻信號並簡化帶通濾波器的設計。

在標準布喇格腔中，傳播的聲波會由於光彈效應而在晶體中形成一個可變折射率光柵。當與聲波傳播方向成某一角度的頻率為ω的光經過該光柵時，就會發生衍射，如圖7.10(a)所示。同時，光波頻率產生ω的移動，ω為聲波頻率。其相對於入射角的衍射角由光波長λ和聲波長λ確定。並滿足sinθ=λ/λ用一個與角度有關的空間濾波器就可以把衍射光束從初始載波中分離出來。這種器件類似於單邊帶的移頻器，其典型工作頻率範圍是40～1000MHz。

如果頻率為ω的載波和頻率為叫ωω或ω-ω的偏移波是光纖的導模，那麼在光纖中也可得到類似的聲光作用。聲波長λ應滿足△β=2π/λ，其中△β是載波和頻率偏移模的傳播常數差。這個條件完全確定了聲波頻率ω2πv/λ(v是聲波波速)和偏移頻率。這兩類模可以是高雙折射光纖的兩個相互正交的偏振模，也可以是雙模光纖中的兩個橫向空間模(LP和LP)。

圖7.10(b)為光纖移頻器的工作原理圖。模1中激勵的光波與傳播中的聲波相互作用。並耦合到模2，這時頻率發生大小為聲波頻率的偏移。第一個模濾波器保證模2中的任何初始能量不能進入相互作用區。沿著光纖繼續往下傳播，模2中便包含了頻率偏移成分，並經第二個模濾波器從模1中分離出來。而模1中剩下的是未發生頻率偏移的成分。當聲波與光波同向傳播時，從快模(傳播常數較小)到慢模(傳播常數較大)的耦合會導致頻率的向上偏移；而從慢模到快模耦合或者聲波與光波傳播反向時，則發生頻率的向下偏移。

聲能轉換器和在作用長度內的聲波數N限制著以最佳值ω(ω=v△β)為中心的聲頻率的變化範圍△ω(△ω/△ω〈1/N)，即頻率偏移的變化範圍。而開關速度則受聲波通過作用長度的時間限制。

單邊帶移頻器已應用在光纖感測器外差法檢測的信號處理及開關上。光纖移頻器的一個特別引人注目的應用是光纖陀螺儀的閉環工作。塊料光學器件移頻器(如標準布喇格晶體)難於應用在光纖迴路中，原因是它們難於校正和缺乏機械穩定性。這裡討論的移頻器只包括那些光波保持在光纖中傳播的移頻器。

移頻器的重要參數隨應用不同而不同。對於陀螺儀而言，要求高載波和像邊帶抑制能力(考慮慣性導航應優於60dB)和1～2MHz的頻率調節範圍。對光學開關而言，則要求快的開關速度和高開關率。然而，不管何種應用，高的轉換效率總是必要的。