高頻電路原理與分析-第5章-頻譜的線性搬移電路課件

第5章頻譜的線性搬移電路5.1非線性電路的分析方法5.2二極管電路5.3差分對(duì)電路5.4其他頻譜線性搬移電路第5章頻譜的線性搬移電路5.1非線性電路的分析方法§5-1

非線性電路的分析方法§5-1-1概述一、通信系統(tǒng)中的信號(hào)變換通信系統(tǒng)中非線性電路的共同特點(diǎn)：可產(chǎn)生新的頻率分量。

(即：可對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，負(fù)載往往是一個(gè)選頻回路)例如：

原頻率

新的頻率分量倍頻器

fo

2fo

，3fo

，……調(diào)幅器

fo

，F(xiàn)

fo

，fo±F(AM)，fo±F(DSB)調(diào)頻器

fo

，F(xiàn)

fo

，fo±nF變頻器

fo

，fL

fL-fo

或fL+fo(fi)檢波器(AM)

fo

，fo

±F

F(DSB)

fo

±F

F鑒頻器fo

，fo

±nF

F§5-1非線性電路的分析方法§5-1-1概述一、通信系統(tǒng)中二、頻率變換的實(shí)現(xiàn)1．倍頻令：v1=v2=Vcosωot則：v3=KV2cos2ωot

=(KV2)/2(1+cos2ωot)故：經(jīng)帶通濾波器（f'o

=2fo,B越小越好)

v=(KV2)/2cos2ωot

二、頻率變換的實(shí)現(xiàn)1．倍頻故：經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=2F)

vDSB=v3單邊帶信號(hào):經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=F)上邊頻（帶）

下邊頻（帶）

2．平衡調(diào)幅(抑制載波)令：故：經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=2F)單邊帶信號(hào):經(jīng)帶通故：經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)3．普通調(diào)幅令：則：故：經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)3．普通調(diào)幅則：故：經(jīng)低通濾波器（fH

=F,B=F)4．同步檢波(頻率相等)令：則：故：經(jīng)低通濾波器（fH

=F,B=F)4．同步檢波(頻

故：

經(jīng)帶通濾波器（fo

=fo

+fL

,B=2F)

v上混頻=V'(1+mcosΩt)cos(ωo+ωL)t

經(jīng)帶通濾波器（fo

=fo

-fL,B=2F)

v下混頻=V'(1+mcosΩt)cos(ωo-ωL)t

V'=(K/2)VcVL5．混頻令：則：5．混頻則：§5-1-2非線性電路分析方法概述線性電路中：信號(hào)幅度較小，各元器件參量均近似為常量，可采用等效電路分析計(jì)算電路指標(biāo)。非線性電路中：信號(hào)幅度較大，各元器件參數(shù)均呈非線性，參量不再為常量，可采用以下四種方法分析計(jì)算:一、冪級(jí)數(shù)分析法二、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)四、開關(guān)函數(shù)分析法

§5-1-2非線性電路分析方法概述線性電路中：信號(hào)幅度較利用指數(shù)函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式一、冪級(jí)數(shù)分析法

用于小信號(hào)檢波、小信號(hào)調(diào)幅等方面。

小信號(hào)運(yùn)用時(shí)，某些非線性器件的傳輸特性可用冪級(jí)數(shù)近似。例：二極管（非線性器件）二極管電路及特性利用指數(shù)函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式一、冪級(jí)數(shù)分析法(1)在UQ處展為冪級(jí)數(shù)（泰勒級(jí)數(shù)）(2)UQ點(diǎn)處，工作點(diǎn)在曲線上的非線性部分，若輸入信號(hào)足夠小，也可近似為線性。即：ic≈Ico+gm△vb'e

gm反映vb'e→ic的轉(zhuǎn)移情況

即：線性是非線性的一個(gè)特例(1)在UQ處展為冪級(jí)數(shù)（泰勒級(jí)數(shù)）(2)UQ點(diǎn)處，工2.非線性分析

取前四項(xiàng)(其他高次項(xiàng)幅度很小,可忽略)設(shè):外加單頻信號(hào)v=Vo+Vcosωt2.非線性分析外加兩個(gè)頻率ω1、ω2信號(hào)分量時(shí):

增加(ω1±ω2)、(2ω1±ω2)、(ω1±2ω2)等組合諧波頻率分量。外加兩個(gè)頻率ω1、ω2信號(hào)分量時(shí):3.參數(shù)α的求取（某些器件可查表）

先通過實(shí)驗(yàn)測(cè)取曲線的部分?jǐn)?shù)據(jù)(足夠的)，再聯(lián)立方程求各項(xiàng)系數(shù)。例：參數(shù)α的求取討論：(1)展開項(xiàng)越多(取點(diǎn)多)，方程與曲線越接近。(2)可通過改變工作點(diǎn)或輸入信號(hào)幅度，來(lái)調(diào)整α（曲線）。討論：(1)輸出含有基波分量(輸入信號(hào))、非線性作用產(chǎn)生的高次諧波和組合頻率分量。可實(shí)現(xiàn)倍頻、混頻、小信號(hào)調(diào)幅等。(2)高次諧波的振幅與高次冪的α有關(guān)。(3)直流分量與輸入信號(hào)的振幅平方成正比。故：小信號(hào)檢波稱為平方率檢波。(4)乘法器作用下，組合分量成對(duì)出現(xiàn)。3.參數(shù)α的求?。承┢骷刹楸恚┯懻摚憾?、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）

兩輸入信號(hào)幅度相差很大時(shí)。

例如：晶體管混頻器

大信號(hào)：100~200mv

小信號(hào)：幾mv原理：

大信號(hào)作為器件的附加偏置，使器件的參量受大信號(hào)控制周期性變化（成為時(shí)變參量）。

小信號(hào)瞬時(shí)在各點(diǎn)近似為線性。故稱為：時(shí)變參量的線性電路。

時(shí)變參量的信號(hào)變化輸入：v=VQ+vL(大）+vS（小）

=VQ+VLcosωLt+VScosωst

=VQ'(t)+VScosωst

時(shí)變VQ:

因?yàn)関S很小，冪級(jí)數(shù)展開時(shí)可忽略二次冪以上各項(xiàng)。二、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）輸出：

i=f(v)

=f(VQ')+f'(VQ')vs

=f(VQ+VLcosωLt)+f'(VQ+VLcosωLt)VLcosωSt在可變點(diǎn)VQ'處：(付氏級(jí)數(shù)展開）集電極電流

f(VQ')=Io+I1cosωLt+I2cos2ωLt+...斜率

f(VQ')=go+g1cosωLt+g2cos2ωLt+...(均為ωL的周期函數(shù))代入：i≈(Io+I1cosωLt+I2cos2ωLt+...)+(go+g1cosωLt+g2cos2ωLt+...)VscosωSt含有乘積項(xiàng)：g1cosωLtVscosωSt

即實(shí)現(xiàn)乘法器功能。輸出：三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)對(duì)于晶體二極管、三極管，當(dāng)vs>0.5V(較大)時(shí)，采用冪級(jí)數(shù)法，誤差增加，要求級(jí)數(shù)項(xiàng)數(shù)多。折線分析法：(1)以一條或多條直線近似(2)僅對(duì)大信號(hào)工作適用（小信號(hào)時(shí)失真大）非線形特性的折線化折線方程：(兩條直線)

VD：導(dǎo)通電壓（截止、開啟、閥壓）

g：跨導(dǎo)（直線BC的斜率）三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)折線分析法：

討論：（1）波形關(guān)系

導(dǎo)通角

工作點(diǎn)

φ=90o

VD

處

乙類線性運(yùn)用

φ<90o

VD之左

丙類運(yùn)用180o>φ>90o

VD之右

甲乙類運(yùn)用例：丙類運(yùn)用情況

∵φ<90o

∴輸出i的波形是余弦脈沖（失真）（不是余弦半波/不失真，乙類為余弦半波）

φ<90o的輸入、輸出信號(hào)波形丙類運(yùn)用φ<90o時(shí)：令：跨導(dǎo)為g，輸入v=Vcosω1t+VQ求導(dǎo)：φ導(dǎo)通角

Im脈沖振幅

In各次諧波電流（n=0,1,...)討論：180o>φ>90o

VD之右

高頻電路原理與分析-第5章_頻譜的線性搬移電路課件①導(dǎo)通角φ

由圖6-14：

VD-VQ=Vcosφ則：cosφ=(VD-VQ)/V故：

φ=arccos[(VD-VQ)/V]②脈沖振幅Im

Im=g[V-(VD-VQ)]=g[V-Vcosφ]=gV[1-cosφ]③各次諧波電流In

(n=0,1,...)

Io=Imαo(φ)

直流

I1=Imα1(φ)

基波

...

In=Imαn(φ)

n次諧波

αn(φ)和α1(φ)/αo(φ)曲線①導(dǎo)通角φ高頻電路原理與分析-第5章_頻譜的線性搬移電路課件討論：①次數(shù)n↑,諧波振幅↓；②不同次分量在不同φ處，

取值不同例：φ=90o時(shí)，α1=0.5,α2=0.2,α3=0

φ在100~140度間，α1最大

φ≈60度，α2最大（2倍頻）

φ≈40度，α3最大（3倍頻）討論：四、開關(guān)函數(shù)分析法

（高電平調(diào)幅、大信號(hào)鑒相等）兩信號(hào)幅度均很大或一個(gè)很大

對(duì)晶體管：信號(hào)幅度>0.7V~幾V，晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)。四、開關(guān)函數(shù)分析法單向開關(guān)函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為：?jiǎn)蜗蜷_關(guān)函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為：

S(t)：0,1交替，幅度很大頻率為ω1的方波（或幅度很大的正弦波）

S(t)的付氏級(jí)數(shù)展開：S(t)=1/2+(2/π)cosω1t-(2/3π)cos3ω1t+...S(t-T/2)=1/2-(2/π)cosω1t+(2/3π)cos3ω1t-...S(t)=1時(shí)

v=v1S(t)=0時(shí)

v=0則：v(t)=v1(t)S(t)=v1(t)[1/2+(2/π)cosω1t-(2/3π)cos3ω1t+...]含有乘積項(xiàng)：(2/π)v1(t)cosω1t

即實(shí)現(xiàn)乘法器功能。

S(t)：0,1交替，幅度很大頻率為ω1的方波（或幅度很例：(1)開關(guān)型平衡調(diào)幅

調(diào)制信號(hào)：v1(t)=VΩcosΩt

載頻信號(hào)：S(t)

相乘后，式中含有：v1(t)2/πcosωot

=VΩ/π[cos(ωo+Ω)t+cos(ωo-Ω)t]經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)濾出。(2)調(diào)幅信號(hào)的同步檢波

v1(t)為已調(diào)幅信號(hào)s(t)為本地載波信號(hào)

相乘后，經(jīng)低通濾波器(fH=fmax,B=fmax)濾出調(diào)制信號(hào)。例：雙向開關(guān)函數(shù)K2(ω1t)K2(ω1t)=K1(ω1t)-K1(ω1t-π)

=雙向開關(guān)函數(shù)K2(ω1t)K2(ω1t)=K1(ω1t)-K輸入信號(hào)：本地信號(hào)：二極管伏安特性折線近似，工作在飽和和截止兩個(gè)狀態(tài)，二極管可用開關(guān)等效：5.2二極管電路5.2.1單二極管電路1、電路結(jié)構(gòu)2、分析輸入信號(hào)：5.2二極管電路5.2.1單二極管電路二極管上的電壓：二極管的伏安特性：這里，主要受控制。故有：二極管上的電壓：二極管的伏安特性：這里，主要受這里，開關(guān)函數(shù)為單向開關(guān)函數(shù)：故有：代入輸入信號(hào)這里，開關(guān)函數(shù)為單向開關(guān)函數(shù)：故有：代入輸入信號(hào)電流中的頻率成分有：（1）輸入信號(hào)和控制信號(hào)的頻率（2）控制信號(hào)頻率的偶次諧波分量（3）輸入信號(hào)頻率與控制信號(hào)頻率的組合頻率分量結(jié)論：1）可以是頻率變換（n=0時(shí)）2）其他頻率成分過多電流中的頻率成分有：結(jié)論：5.2.2二極管平衡電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路5.2.2二極管平衡電路等效電路2、分析二極管處于大信號(hào)工作，為開關(guān)工作狀態(tài)。兩管的電壓為：顯然，兩個(gè)管的導(dǎo)通、截止時(shí)間相同，即開關(guān)函數(shù)相同。次級(jí)電流：2、分析顯然，兩個(gè)管的導(dǎo)通、截止時(shí)間相同，即開關(guān)函數(shù)相同。次結(jié)論：1）可以是頻率變換2）控制信號(hào)頻率的基波分量和偶次諧波成分被抵消,頻率成分大大減少.電流中的頻率成分有：（1）輸入信號(hào)頻率（2）控制信號(hào)頻率的奇次諧波分量與輸入信號(hào)頻率的組合頻率分量結(jié)論：電流中的頻率成分有：3、改進(jìn)型平衡電路—橋式電路特點(diǎn)：四個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通或截止。故AB要么短路、要么開路3、改進(jìn)型平衡電路—橋式電路特點(diǎn)：四個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通或截5.2.3二極管環(huán)行電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路：在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，為一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于負(fù)半周時(shí)，D3、D4導(dǎo)通，為另一組平衡式電路。故稱為雙平衡電路。5.2.3二極管環(huán)行電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路：在大信號(hào)在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，為一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于負(fù)半周時(shí)，D3、D4導(dǎo)通，為另一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，為一組平衡式電2、工作原理分析負(fù)載上的電流：則總電流：這里：（雙向開關(guān)函數(shù)）2、工作原理分析負(fù)載上的電流：則總電流：雙向開關(guān)函數(shù)電流中的頻率成分只有控制信號(hào)頻率的奇次諧波分量與輸入信號(hào)頻率的組合頻率分量。抵消了輸入信號(hào)的頻率分量。雙向開關(guān)函數(shù)電流中的頻率成分只有控制信號(hào)頻率的奇次諧波分量與§5-3模擬乘法器的分析

2．傳輸特性方程v=Kv1v23．理想乘法器（1）v的瞬時(shí)值∝v1v2；（2）v1，v2的波形、幅度、極性、頻率均任意；（3）v1=v2=0時(shí)，v=0。4.輸入信號(hào)極性限制二象限乘法器：兩輸入信號(hào)中，一個(gè)為單極性，另一個(gè)極性任意。四象限乘法器：兩輸入信號(hào)均極性任意。一、概述1．模擬乘法器符號(hào)§5-3模擬乘法器的分析2．傳輸特性方程v=Kv1v二、變跨導(dǎo)式乘法器的基本原理1．簡(jiǎn)單差動(dòng)對(duì)管乘法電路（二象限）

傳輸特性為非線性；只有輸入信號(hào)很小時(shí)，才不失真。單差動(dòng)模擬乘法電路經(jīng)分析推導(dǎo)：室溫下VT≈26mv討論：（1）若V1<<VT（v1為小信號(hào))

v2=VQ(vs=2VQ)

等效為射極恒流

則：Ic30≈Io(射極恒流源）

二、變跨導(dǎo)式乘法器的基本原理單差動(dòng)模擬乘法電路討論：故：

即：V1<<VT(26mv)時(shí)，近似為小信號(hào)差動(dòng)放大器。(2）若V1<<VT,V2<<VT（均為小信號(hào))

故：即：v1v2乘積項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)非線性變換。(3)v1幅值較大時(shí)可將th(v1/2VT)用付氏級(jí)數(shù)展開：

含有v1v2項(xiàng)（高次項(xiàng)可濾除）。故：

即：V1<<VT(26mv)時(shí)，近似為小信號(hào)差動(dòng)放2．雙差動(dòng)模擬乘法電路（四象限/吉爾伯特乘法器）雙差動(dòng)模擬乘法電路討論：(1)是四象限乘法器

v1=v2=0時(shí)，v≈0(2)vo仍與VT有關(guān)（受溫度影響）；(3)v1、v2較小時(shí)（<26mv)

有:(4)應(yīng)用廣泛：同步解調(diào)、調(diào)幅、混頻、鑒相等高頻非線性電路。2．雙差動(dòng)模擬乘法電路討論：(4)應(yīng)用廣泛：同步解調(diào)、調(diào)幅、3.線性動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展原理(1)加負(fù)反饋電阻Re雙差動(dòng)模擬乘法電路vo=-α2RcIo(v2/Re)th(v1/2VT)

v2的線性動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展(2)v1、v2先畸變(預(yù)失真)為：

再進(jìn)行雙差動(dòng)模擬乘法則：vo∝v1v2(理想/v1、v2的線性動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展)3.線性動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展原理

再進(jìn)行雙差動(dòng)模擬乘法則：vo三、單片通用集成化模擬乘法器

T1~T6和T17、T18為預(yù)失真電路。三、單片通用集成化模擬乘法器四、專用模擬乘法器（如上圖）

(1)v1、v2較小時(shí)（<26mv)

有vo≈Kv1v2(2)v1、v2一大一小時(shí)，

采用冪級(jí)數(shù)展開，含有v1v2項(xiàng)(3)v1、v2很大時(shí)（>幾伏)

采用開關(guān)函數(shù)分析法，含有v1v2項(xiàng)四、專用模擬乘法器（如上圖）5.4其他頻譜線性搬移電路5.4.1晶體三極管頻譜線性搬移電路5.4其他頻譜線性搬移電路5.4.1晶體三極管頻譜線性5.4.2場(chǎng)效應(yīng)管頻譜線性搬移電路5.4.2場(chǎng)效應(yīng)管頻譜線性搬移電路第5章頻譜的線性搬移電路5.1非線性電路的分析方法5.2二極管電路5.3差分對(duì)電路5.4其他頻譜線性搬移電路第5章頻譜的線性搬移電路5.1非線性電路的分析方法§5-1

非線性電路的分析方法§5-1-1概述一、通信系統(tǒng)中的信號(hào)變換通信系統(tǒng)中非線性電路的共同特點(diǎn)：可產(chǎn)生新的頻率分量。

(即：可對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換，負(fù)載往往是一個(gè)選頻回路)例如：

原頻率

新的頻率分量倍頻器

fo

2fo

，3fo

，……調(diào)幅器

fo

，F(xiàn)

fo

，fo±F(AM)，fo±F(DSB)調(diào)頻器

fo

，F(xiàn)

fo

，fo±nF變頻器

fo

，fL

fL-fo

或fL+fo(fi)檢波器(AM)

fo

，fo

±F

F(DSB)

fo

±F

F鑒頻器fo

，fo

±nF

F§5-1非線性電路的分析方法§5-1-1概述一、通信系統(tǒng)中二、頻率變換的實(shí)現(xiàn)1．倍頻令：v1=v2=Vcosωot則：v3=KV2cos2ωot

=(KV2)/2(1+cos2ωot)故：經(jīng)帶通濾波器（f'o

=2fo,B越小越好)

v=(KV2)/2cos2ωot

二、頻率變換的實(shí)現(xiàn)1．倍頻故：經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=2F)

vDSB=v3單邊帶信號(hào):經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=F)上邊頻（帶）

下邊頻（帶）

2．平衡調(diào)幅(抑制載波)令：故：經(jīng)帶通濾波器（fo

,B=2F)單邊帶信號(hào):經(jīng)帶通故：經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)3．普通調(diào)幅令：則：故：經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)3．普通調(diào)幅則：故：經(jīng)低通濾波器（fH

=F,B=F)4．同步檢波(頻率相等)令：則：故：經(jīng)低通濾波器（fH

=F,B=F)4．同步檢波(頻

故：

經(jīng)帶通濾波器（fo

=fo

+fL

,B=2F)

v上混頻=V'(1+mcosΩt)cos(ωo+ωL)t

經(jīng)帶通濾波器（fo

=fo

-fL,B=2F)

v下混頻=V'(1+mcosΩt)cos(ωo-ωL)t

V'=(K/2)VcVL5．混頻令：則：5．混頻則：§5-1-2非線性電路分析方法概述線性電路中：信號(hào)幅度較小，各元器件參量均近似為常量，可采用等效電路分析計(jì)算電路指標(biāo)。非線性電路中：信號(hào)幅度較大，各元器件參數(shù)均呈非線性，參量不再為常量，可采用以下四種方法分析計(jì)算:一、冪級(jí)數(shù)分析法二、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)四、開關(guān)函數(shù)分析法

§5-1-2非線性電路分析方法概述線性電路中：信號(hào)幅度較利用指數(shù)函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式一、冪級(jí)數(shù)分析法

用于小信號(hào)檢波、小信號(hào)調(diào)幅等方面。

小信號(hào)運(yùn)用時(shí)，某些非線性器件的傳輸特性可用冪級(jí)數(shù)近似。例：二極管（非線性器件）二極管電路及特性利用指數(shù)函數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式一、冪級(jí)數(shù)分析法(1)在UQ處展為冪級(jí)數(shù)（泰勒級(jí)數(shù)）(2)UQ點(diǎn)處，工作點(diǎn)在曲線上的非線性部分，若輸入信號(hào)足夠小，也可近似為線性。即：ic≈Ico+gm△vb'e

gm反映vb'e→ic的轉(zhuǎn)移情況

即：線性是非線性的一個(gè)特例(1)在UQ處展為冪級(jí)數(shù)（泰勒級(jí)數(shù)）(2)UQ點(diǎn)處，工2.非線性分析

取前四項(xiàng)(其他高次項(xiàng)幅度很小,可忽略)設(shè):外加單頻信號(hào)v=Vo+Vcosωt2.非線性分析外加兩個(gè)頻率ω1、ω2信號(hào)分量時(shí):

增加(ω1±ω2)、(2ω1±ω2)、(ω1±2ω2)等組合諧波頻率分量。外加兩個(gè)頻率ω1、ω2信號(hào)分量時(shí):3.參數(shù)α的求?。承┢骷刹楸恚?/p>

先通過實(shí)驗(yàn)測(cè)取曲線的部分?jǐn)?shù)據(jù)(足夠的)，再聯(lián)立方程求各項(xiàng)系數(shù)。例：參數(shù)α的求取討論：(1)展開項(xiàng)越多(取點(diǎn)多)，方程與曲線越接近。(2)可通過改變工作點(diǎn)或輸入信號(hào)幅度，來(lái)調(diào)整α（曲線）。討論：(1)輸出含有基波分量(輸入信號(hào))、非線性作用產(chǎn)生的高次諧波和組合頻率分量?？蓪?shí)現(xiàn)倍頻、混頻、小信號(hào)調(diào)幅等。(2)高次諧波的振幅與高次冪的α有關(guān)。(3)直流分量與輸入信號(hào)的振幅平方成正比。故：小信號(hào)檢波稱為平方率檢波。(4)乘法器作用下，組合分量成對(duì)出現(xiàn)。3.參數(shù)α的求取（某些器件可查表）討論：二、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）

兩輸入信號(hào)幅度相差很大時(shí)。

例如：晶體管混頻器

大信號(hào)：100~200mv

小信號(hào)：幾mv原理：

大信號(hào)作為器件的附加偏置，使器件的參量受大信號(hào)控制周期性變化（成為時(shí)變參量）。

小信號(hào)瞬時(shí)在各點(diǎn)近似為線性。故稱為：時(shí)變參量的線性電路。

時(shí)變參量的信號(hào)變化輸入：v=VQ+vL(大）+vS（小）

=VQ+VLcosωLt+VScosωst

=VQ'(t)+VScosωst

時(shí)變VQ:

因?yàn)関S很小，冪級(jí)數(shù)展開時(shí)可忽略二次冪以上各項(xiàng)。二、時(shí)變參量分析法（用于調(diào)幅、混頻等）輸出：

i=f(v)

=f(VQ')+f'(VQ')vs

=f(VQ+VLcosωLt)+f'(VQ+VLcosωLt)VLcosωSt在可變點(diǎn)VQ'處：(付氏級(jí)數(shù)展開）集電極電流

f(VQ')=Io+I1cosωLt+I2cos2ωLt+...斜率

f(VQ')=go+g1cosωLt+g2cos2ωLt+...(均為ωL的周期函數(shù))代入：i≈(Io+I1cosωLt+I2cos2ωLt+...)+(go+g1cosωLt+g2cos2ωLt+...)VscosωSt含有乘積項(xiàng)：g1cosωLtVscosωSt

即實(shí)現(xiàn)乘法器功能。輸出：三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)對(duì)于晶體二極管、三極管，當(dāng)vs>0.5V(較大)時(shí)，采用冪級(jí)數(shù)法，誤差增加，要求級(jí)數(shù)項(xiàng)數(shù)多。折線分析法：(1)以一條或多條直線近似(2)僅對(duì)大信號(hào)工作適用（小信號(hào)時(shí)失真大）非線形特性的折線化折線方程：(兩條直線)

VD：導(dǎo)通電壓（截止、開啟、閥壓）

g：跨導(dǎo)（直線BC的斜率）三、折線分析法(高頻功放、大信號(hào)調(diào)幅和檢波等)折線分析法：

討論：（1）波形關(guān)系

導(dǎo)通角

工作點(diǎn)

φ=90o

VD

處

乙類線性運(yùn)用

φ<90o

VD之左

丙類運(yùn)用180o>φ>90o

VD之右

甲乙類運(yùn)用例：丙類運(yùn)用情況

∵φ<90o

∴輸出i的波形是余弦脈沖（失真）（不是余弦半波/不失真，乙類為余弦半波）

φ<90o的輸入、輸出信號(hào)波形丙類運(yùn)用φ<90o時(shí)：令：跨導(dǎo)為g，輸入v=Vcosω1t+VQ求導(dǎo)：φ導(dǎo)通角

Im脈沖振幅

In各次諧波電流（n=0,1,...)討論：180o>φ>90o

VD之右

高頻電路原理與分析-第5章_頻譜的線性搬移電路課件①導(dǎo)通角φ

由圖6-14：

VD-VQ=Vcosφ則：cosφ=(VD-VQ)/V故：

φ=arccos[(VD-VQ)/V]②脈沖振幅Im

Im=g[V-(VD-VQ)]=g[V-Vcosφ]=gV[1-cosφ]③各次諧波電流In

(n=0,1,...)

Io=Imαo(φ)

直流

I1=Imα1(φ)

基波

...

In=Imαn(φ)

n次諧波

αn(φ)和α1(φ)/αo(φ)曲線①導(dǎo)通角φ高頻電路原理與分析-第5章_頻譜的線性搬移電路課件討論：①次數(shù)n↑,諧波振幅↓；②不同次分量在不同φ處，

取值不同例：φ=90o時(shí)，α1=0.5,α2=0.2,α3=0

φ在100~140度間，α1最大

φ≈60度，α2最大（2倍頻）

φ≈40度，α3最大（3倍頻）討論：四、開關(guān)函數(shù)分析法

（高電平調(diào)幅、大信號(hào)鑒相等）兩信號(hào)幅度均很大或一個(gè)很大

對(duì)晶體管：信號(hào)幅度>0.7V~幾V，晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)。四、開關(guān)函數(shù)分析法單向開關(guān)函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為：?jiǎn)蜗蜷_關(guān)函數(shù)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為：

S(t)：0,1交替，幅度很大頻率為ω1的方波（或幅度很大的正弦波）

S(t)的付氏級(jí)數(shù)展開：S(t)=1/2+(2/π)cosω1t-(2/3π)cos3ω1t+...S(t-T/2)=1/2-(2/π)cosω1t+(2/3π)cos3ω1t-...S(t)=1時(shí)

v=v1S(t)=0時(shí)

v=0則：v(t)=v1(t)S(t)=v1(t)[1/2+(2/π)cosω1t-(2/3π)cos3ω1t+...]含有乘積項(xiàng)：(2/π)v1(t)cosω1t

即實(shí)現(xiàn)乘法器功能。

S(t)：0,1交替，幅度很大頻率為ω1的方波（或幅度很例：(1)開關(guān)型平衡調(diào)幅

調(diào)制信號(hào)：v1(t)=VΩcosΩt

載頻信號(hào)：S(t)

相乘后，式中含有：v1(t)2/πcosωot

=VΩ/π[cos(ωo+Ω)t+cos(ωo-Ω)t]經(jīng)帶通濾波器（fo,B=2F)濾出。(2)調(diào)幅信號(hào)的同步檢波

v1(t)為已調(diào)幅信號(hào)s(t)為本地載波信號(hào)

相乘后，經(jīng)低通濾波器(fH=fmax,B=fmax)濾出調(diào)制信號(hào)。例：雙向開關(guān)函數(shù)K2(ω1t)K2(ω1t)=K1(ω1t)-K1(ω1t-π)

=雙向開關(guān)函數(shù)K2(ω1t)K2(ω1t)=K1(ω1t)-K輸入信號(hào)：本地信號(hào)：二極管伏安特性折線近似，工作在飽和和截止兩個(gè)狀態(tài)，二極管可用開關(guān)等效：5.2二極管電路5.2.1單二極管電路1、電路結(jié)構(gòu)2、分析輸入信號(hào)：5.2二極管電路5.2.1單二極管電路二極管上的電壓：二極管的伏安特性：這里，主要受控制。故有：二極管上的電壓：二極管的伏安特性：這里，主要受這里，開關(guān)函數(shù)為單向開關(guān)函數(shù)：故有：代入輸入信號(hào)這里，開關(guān)函數(shù)為單向開關(guān)函數(shù)：故有：代入輸入信號(hào)電流中的頻率成分有：（1）輸入信號(hào)和控制信號(hào)的頻率（2）控制信號(hào)頻率的偶次諧波分量（3）輸入信號(hào)頻率與控制信號(hào)頻率的組合頻率分量結(jié)論：1）可以是頻率變換（n=0時(shí)）2）其他頻率成分過多電流中的頻率成分有：結(jié)論：5.2.2二極管平衡電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路5.2.2二極管平衡電路等效電路2、分析二極管處于大信號(hào)工作，為開關(guān)工作狀態(tài)。兩管的電壓為：顯然，兩個(gè)管的導(dǎo)通、截止時(shí)間相同，即開關(guān)函數(shù)相同。次級(jí)電流：2、分析顯然，兩個(gè)管的導(dǎo)通、截止時(shí)間相同，即開關(guān)函數(shù)相同。次結(jié)論：1）可以是頻率變換2）控制信號(hào)頻率的基波分量和偶次諧波成分被抵消,頻率成分大大減少.電流中的頻率成分有：（1）輸入信號(hào)頻率（2）控制信號(hào)頻率的奇次諧波分量與輸入信號(hào)頻率的組合頻率分量結(jié)論：電流中的頻率成分有：3、改進(jìn)型平衡電路—橋式電路特點(diǎn)：四個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通或截止。故AB要么短路、要么開路3、改進(jìn)型平衡電路—橋式電路特點(diǎn)：四個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通或截5.2.3二極管環(huán)行電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路：在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，為一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于負(fù)半周時(shí)，D3、D4導(dǎo)通，為另一組平衡式電路。故稱為雙平衡電路。5.2.3二極管環(huán)行電路1、電路結(jié)構(gòu)等效電路：在大信號(hào)在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，為一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于負(fù)半周時(shí)，D3、D4導(dǎo)通，為另一組平衡式電路。在大信號(hào)U2處于正半周時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，