高频非线性电路的分析方法

频谱的搬移电路分类频谱的线性搬移频谱非线性搬移振幅调制与解调混频倍频频率调制与解调相位调制与解调频谱搬移在无线通信系统中的应用1第1页，共27页。非线性电路的分析方法等效电路分析法折线近似分析法指数函数分析法幂级数分析法线性时变参量分析法时变跨导分析法开关函数分析法模拟乘法器电路分析法2第2页，共27页。概述待解决的问题：1.为什么非线性器件有频率生成功能？2.我们需要生成什么样的频谱？3.我们要如何来构造具体的电路形式？借助的分析工具：1.时域数学表达式或时域波形分析2.频谱分析法

伏安特性曲线不是直线会产生新的频率分量非线性电路不满足叠加原理非线性器件有:二极管、三极管、场效应管、集成模拟乘法器等3第3页，共27页。IS：反向饱和电流UT：温度的电压当量在常温(300K)下，UT

26mVPN结的电流方程非线性器件

i=f

(u

)之间的关系曲线。604020–0.002–0.00400.51.0–25–50i/mAu/V正向特性死区电压击穿电压U(BR)反向特性图PN结的伏安特性4第4页，共27页。1.幂级数分析法

如果加在二极管上的电压ud=UQ+Usmcosωst，且Usm较小，UQ>>UT。流过二极管的电流为QUdmuDiDOiduS令，。则利用id(t)可以写为：表明：单一频率的信号电压作用于非线性元件时，在电流中不仅含有输入信号的频率分量ωs，而且还含有各次谐波频率分量nωs。5第5页，共27页。6第6页，共27页。7第7页，共27页。8第8页，共27页。9第9页，共27页。10第10页，共27页。11第11页，共27页。12第12页，共27页。13第13页，共27页。信号形式频谱线性搬移cosΩt

Ωcosctccosct+cosΩtΩccosctcosΩtcΩ(cosct)2零频2c(cosct)3c3c(cosct)4零频2c4c(cosct)5c3c5c(cosctcosΩt)2零频2Ω

2c2Ω(cosctcosΩt)3

cΩ3cΩc3Ω3c3Ω(cosct)2(cosΩt)3

Ω3Ω

2cΩ

2c3Ω14第14页，共27页。当两个信号电压ud=UΩcosΩt和ud2=Uccosωct同时作用在非线性元件时，根据以上的分析可得简化后的id(t)表达式为：利用三角函数的积化和差公式：可以推出id(t)中所含有的频率成份为：其中，（p，q=1，2，3….）。Ωωc输入电压信号的频谱ωω电流id(t)的频谱…Ω3Ω2Ω……ωc2ωcωc-Ωωc+Ωωc+2Ωωc-2Ω2ωc+Ω2ωc-Ω2ωc+2Ω2ωc-2Ω15第15页，共27页。输入信号频谱输出电流信号频谱16第16页，共27页。相乘器

kuxuyuz2乘法器电路分析17第17页，共27页。输入信号频谱输出信号频谱18第18页，共27页。3.线性时变电路分析法ic+ube-yiegmubeic+uce-19第19页，共27页。us+-+-uoEBECVTCLic+ube-yiegmubeic+uce-UB(t)20第20页，共27页。us+-+-uoEBECVTCLUB(t)uBEic21第21页，共27页。22第22页，共27页。无最有害频率：c2Ω，是由三次方项产生23第23页，共27页。uoS(t)4开关函数分析法+-udidididRLrdusuo+-+-开关频率ωoRLVDusuo+-+-idid24第24页，共27页。RLrdusuo+-+-开关频率ωoid25第25页，共27页。26第26页，共27页。内容梗概频谱的搬移电路分类。概述。UT26mV。非线性器件。i=f(u)之间的关系曲线。u/V。1.幂级数分析法。如果加在二极管上的电压ud=UQ+Usmcosωst，且Usm较小，UQ>>UT。表明：单一频率的信号电压作用于非线性元件时，在电流中不仅含有输入信号的频率分量ωs，而且还含有各次谐波频率分量nωs。Ωc。cosctcosΩt。零频2c。c3c。零频2c4c。c