高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路

第5章非線性電路、時變參量電路和變頻器5.1概述線性元件特點：元件參數與經過元件電流或施加其上電壓無關。非線性元件特點：元件參數與經過元件電流或施加其上電壓相關。嚴格地說，一切實際元件都是非線性。在一定條件下，元件非線性特征能夠忽略不計，則可將該元件看成是線性元件。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第1頁5.1概述描述線性電路用常系數線性微分方程。描述非線性電路用非線性微分方程。描述時變參量電路用變系數線性微分方程。在無線電工程技術中，普通不用求解非線性微分方程，而是采取一些近似分析方法，如圖解法和解析法。處于非線性狀態(tài)工作有源器件輸出響應與器件工作點選取和輸入信號大小相關。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第2頁5.1概述描述非線性器件特征參量多。非線性電子線路數學描述是非線性方程。非線性微分方程準確求解仍是一個難題。（圖解法和解析法）高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第3頁5.1概述圖解法：依據非線性元件特征曲線和輸入信號波形，經過作圖直接求出電路中電流和電壓。解析法：就是借助非線性元件特征曲線數學表示式列出電路方程，從而解出電路中電流和電壓。非線性元件特征曲線可用試驗方法求得。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第4頁5.2非線性元件特征非線性元件特征：工作特征非線性，不滿足疊加原理，含有頻率變換能力。5.2.1非線性元件工作特征線性電阻：阻值不變。非線性電阻：靜態(tài)電阻，動態(tài)電阻，大小與工作點相關。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第5頁5.2.2非線性元件頻率變換作用線性電阻上電壓和電流含有相同波形和頻率。非線性元件上電壓和電流波形是不一樣。普通來說，非線性元件輸出信號比輸入信號含有更豐富頻率成份。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第6頁5.2.3非線性電路不滿足疊加原理對于非線性電路來說，疊加原理就不再適用了。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第7頁5.3非線性電路分析法用解析法分析非線性電路時，首先需要寫出非線性元件特征曲線數學表示式。慣用各種非線性元件都有比較準確數學表示式。有些元件只能選擇一些函數來近似表示。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第8頁5.3.1冪級數分析法慣用非線性元件特征曲線均可用冪級數表示。當考慮了負載影響之后，在非線性元件特征曲線上各瞬時工作點連接線叫動態(tài)特征曲線。在分析實際電路時，除非特殊需要，普通都不用動態(tài)特征進行分析，大部分情況仍用靜態(tài)特征進行分析。實際應用中，經常只取若干項級數就能夠滿足精度要求。求各項系數普通方法：選擇若干個點，分別依據曲線和所選函數式，求出這些點上函數值或函數導數。列寫方程，求出系數。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第9頁5.3.2折線分析法當輸入信號較大時，若用冪級數法分析，就需要選取比較多項，這將使得計算很復雜，這時普通選取折線分析法。信號較大時，全部實際非線性元件幾乎進入飽和或截止狀態(tài)，所以，只用折線來近似實際特征曲線。電流流通角：甲類、乙類、丙類、丁類。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第10頁5.4線性跨導電路分析5.4.1時變跨導電路分析5.4.2模擬乘法器電路分析5.4.3模擬乘法器電路舉例5.4.4開關函數分析法高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第11頁5.5變頻器工作原理變頻就是將高頻信號經過頻率變換，變?yōu)橐粋€固定頻率。變頻通常將高頻信號載波頻率從高頻變?yōu)橹蓄l，同時保持其調制規(guī)律不變，含有這種功效電路稱為混頻電路或變頻電路。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第12頁5.5變頻器工作原理變頻器主要質量指標：（1）變頻增益：變頻器中頻輸出電壓振幅與高頻輸入信號電壓振幅之比。（2）失真和干擾失真有頻率失真與非線性失真。（3）選擇性：接收有用信號，排除干擾信號能力。（4）噪聲系數。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第13頁5.6晶體管混頻器晶體管混頻電路形式。優(yōu)點：變頻增益高；缺點：動態(tài)范圍小，普通只有幾十豪伏；組合頻率較多，干擾嚴重；噪聲較大；在無高放接收機中，本振電壓可經過混頻管級間電容從天線輻射能量，形成干擾。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第14頁5.6晶體管混頻器圖5.6.1（a），對信號電壓而言是共射組態(tài)，它含有輸入阻抗高、變頻增益大優(yōu)點；對本振電壓而言是基極注入（共射組態(tài)），它對當地振蕩器展現較大阻抗，使本振負載較輕，輕易起震。因為信號電壓和本振電壓均由基極注入，所以信號回路和本振回路相互影響較大，可能產生頻率牽引現象。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第15頁5.6晶體管混頻器圖5.6.1（b），對信號電壓而言是共射組態(tài)，它含有輸入阻抗高、變頻增益大優(yōu)點；對本振電壓而言是共基組態(tài)，它輸入阻抗小，使本振負載較重，不易起震，信號電壓和本振電壓加在兩個不一樣電極上，相互影響小，實際電路應用較多。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第16頁5.6晶體管混頻器圖5.6.1（c、d），對信號電壓而言是共基組態(tài)，它含有輸入阻抗小、變頻增益??；在頻率較低時，普通不用這兩種組態(tài)。當頻率較高時，它們變頻增益可能比共射組態(tài)大，可采取這兩種組態(tài)。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第17頁5.7二極管混頻器平衡混頻器環(huán)形混頻器優(yōu)點：組合頻率少、動態(tài)范圍大、噪聲小、本振電壓無反向輻射。缺點：變頻增益小于1。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第18頁5.7.1二極管平衡混頻器見圖5.7.1高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第19頁5.7.2二極管環(huán)形混頻器見圖5.7.2相當于兩個平衡混頻器組合。環(huán)形混頻器不但用于混頻，還能夠用于振幅調制與振幅檢波。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第20頁5.8差分對模擬乘法器混頻電路見圖5.8.1高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第21頁5.9混頻器中干擾混頻器非線性效應會產生干擾。高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第22頁5.9.1組合頻率干擾和副波道干擾高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第23頁5.9.2交叉調制干擾高頻電子線路第四版非線性電路時變參量電路第24頁5