高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路

第5章非线性电路、时变参量电路和变频器5.1概述线性元件特点：元件参数与经过元件电流或施加其上电压无关。非线性元件特点：元件参数与经过元件电流或施加其上电压相关。严格地说，一切实际元件都是非线性。在一定条件下，元件非线性特征能够忽略不计，则可将该元件看成是线性元件。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第1页5.1概述描述线性电路用常系数线性微分方程。描述非线性电路用非线性微分方程。描述时变参量电路用变系数线性微分方程。在无线电工程技术中，普通不用求解非线性微分方程，而是采取一些近似分析方法，如图解法和解析法。处于非线性状态工作有源器件输出响应与器件工作点选取和输入信号大小相关。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第2页5.1概述描述非线性器件特征参量多。非线性电子线路数学描述是非线性方程。非线性微分方程准确求解仍是一个难题。（图解法和解析法）高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第3页5.1概述图解法：依据非线性元件特征曲线和输入信号波形，经过作图直接求出电路中电流和电压。解析法：就是借助非线性元件特征曲线数学表示式列出电路方程，从而解出电路中电流和电压。非线性元件特征曲线可用试验方法求得。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第4页5.2非线性元件特征非线性元件特征：工作特征非线性，不满足叠加原理，含有频率变换能力。5.2.1非线性元件工作特征线性电阻：阻值不变。非线性电阻：静态电阻，动态电阻，大小与工作点相关。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第5页5.2.2非线性元件频率变换作用线性电阻上电压和电流含有相同波形和频率。非线性元件上电压和电流波形是不一样。普通来说，非线性元件输出信号比输入信号含有更丰富频率成份。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第6页5.2.3非线性电路不满足叠加原理对于非线性电路来说，叠加原理就不再适用了。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第7页5.3非线性电路分析法用解析法分析非线性电路时，首先需要写出非线性元件特征曲线数学表示式。惯用各种非线性元件都有比较准确数学表示式。有些元件只能选择一些函数来近似表示。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第8页5.3.1幂级数分析法惯用非线性元件特征曲线均可用幂级数表示。当考虑了负载影响之后，在非线性元件特征曲线上各瞬时工作点连接线叫动态特征曲线。在分析实际电路时，除非特殊需要，普通都不用动态特征进行分析，大部分情况仍用静态特征进行分析。实际应用中，经常只取若干项级数就能够满足精度要求。求各项系数普通方法：选择若干个点，分别依据曲线和所选函数式，求出这些点上函数值或函数导数。列写方程，求出系数。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第9页5.3.2折线分析法当输入信号较大时，若用幂级数法分析，就需要选取比较多项，这将使得计算很复杂，这时普通选取折线分析法。信号较大时，全部实际非线性元件几乎进入饱和或截止状态，所以，只用折线来近似实际特征曲线。电流流通角：甲类、乙类、丙类、丁类。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第10页5.4线性跨导电路分析5.4.1时变跨导电路分析5.4.2模拟乘法器电路分析5.4.3模拟乘法器电路举例5.4.4开关函数分析法高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第11页5.5变频器工作原理变频就是将高频信号经过频率变换，变为一个固定频率。变频通常将高频信号载波频率从高频变为中频，同时保持其调制规律不变，含有这种功效电路称为混频电路或变频电路。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第12页5.5变频器工作原理变频器主要质量指标：（1）变频增益：变频器中频输出电压振幅与高频输入信号电压振幅之比。（2）失真和干扰失真有频率失真与非线性失真。（3）选择性：接收有用信号，排除干扰信号能力。（4）噪声系数。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第13页5.6晶体管混频器晶体管混频电路形式。优点：变频增益高；缺点：动态范围小，普通只有几十豪伏；组合频率较多，干扰严重；噪声较大；在无高放接收机中，本振电压可经过混频管级间电容从天线辐射能量，形成干扰。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第14页5.6晶体管混频器图5.6.1（a），对信号电压而言是共射组态，它含有输入阻抗高、变频增益大优点；对本振电压而言是基极注入（共射组态），它对当地振荡器展现较大阻抗，使本振负载较轻，轻易起震。因为信号电压和本振电压均由基极注入，所以信号回路和本振回路相互影响较大，可能产生频率牵引现象。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第15页5.6晶体管混频器图5.6.1（b），对信号电压而言是共射组态，它含有输入阻抗高、变频增益大优点；对本振电压而言是共基组态，它输入阻抗小，使本振负载较重，不易起震，信号电压和本振电压加在两个不一样电极上，相互影响小，实际电路应用较多。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第16页5.6晶体管混频器图5.6.1（c、d），对信号电压而言是共基组态，它含有输入阻抗小、变频增益小；在频率较低时，普通不用这两种组态。当频率较高时，它们变频增益可能比共射组态大，可采取这两种组态。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第17页5.7二极管混频器平衡混频器环形混频器优点：组合频率少、动态范围大、噪声小、本振电压无反向辐射。缺点：变频增益小于1。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第18页5.7.1二极管平衡混频器见图5.7.1高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第19页5.7.2二极管环形混频器见图5.7.2相当于两个平衡混频器组合。环形混频器不但用于混频，还能够用于振幅调制与振幅检波。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第20页5.8差分对模拟乘法器混频电路见图5.8.1高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第21页5.9混频器中干扰混频器非线性效应会产生干扰。高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第22页5.9.1组合频率干扰和副波道干扰高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第23页5.9.2交叉调制干扰高频电子线路第四版非线性电路时变参量电路第24页5