嚴(yán)國(guó)萍版通信電子線路第二章通信電子線路分析基礎(chǔ)

1、通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #1,第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 2.2 非線性電路分析基礎(chǔ),通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #2,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò),引言： 選頻網(wǎng)絡(luò)：選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分量的電路 選頻網(wǎng)絡(luò)在通信電子線路中被廣泛運(yùn)用 選頻網(wǎng)絡(luò)的分類：,單振蕩回路：串聯(lián)、并聯(lián),耦合振蕩回路,諧振回路 (由L、C 組成),各種濾波器,LC 集中濾波器 石英晶體濾波器 陶瓷濾波器 聲表面波濾波器,電路簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性好、電性能好、品質(zhì)因數(shù)高、便于微型化,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page

2、 #3,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,一、串聯(lián)諧振回路 LC 串聯(lián)回路 串聯(lián)諧振回路 1. 回路阻抗,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #4,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路, = 0 時(shí)，X = 0，Z 為純電阻 |Z| 最小，電流最大，稱為串聯(lián)諧振 0 時(shí)，X 0，Z 呈電感性 2. 諧振頻率 電路諧振條件： 特征阻抗：諧振時(shí)的感抗或容抗,容性,感性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #5,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,3. 品質(zhì)因數(shù) Q 是表征儲(chǔ)能元件、諧振回路損耗大小的一個(gè)質(zhì)量指標(biāo) 儲(chǔ)能元件：電感的感抗(電容的容抗)與損耗電阻的比值 諧

3、振回路：回路感抗 (容抗) 與回路損耗電阻的比值 諧振時(shí) L、C 上的電壓：,達(dá)到最大值，又稱電壓諧振,器件 耐壓 問(wèn)題,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #6,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,4.廣義失諧系數(shù) ：偏離諧振程度 諧振時(shí)， = 0 0 時(shí)， 5. 諧振曲線 ：回路電流 頻率,幅頻 特性,相頻 特性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #7,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,Q (f ) |N( f )| 尖銳 6. 通頻帶 B 電流下降到最大值的 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。 相對(duì)帶寬： 通頻帶的邊界點(diǎn)又稱半功率點(diǎn)：,1,幅頻特性,0.707,

4、通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #8,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,7. 相頻特性曲線 8. 信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)串聯(lián)諧振回路的影響 無(wú)載 Q 值： 有載 Q 值： 串聯(lián)諧振回路適合 RS 很小 (恒壓源) 和 RL 不大的電路,Q2 Q1,Q1,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #9,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,例1： 串聯(lián)回路如圖所示。信號(hào)源頻率 f0 = 1MHz，電壓振幅 Vsm= 0.1V 將 1-1 端短接，電容 C 調(diào)到 100pF 時(shí)諧振。此時(shí)，電容 C 兩端的電壓為 10V 將 1-1 端開路再串接一阻抗 ZX（電阻與電容

5、串聯(lián))，則回路失諧；C 調(diào)到 200pF 時(shí)重新諧振，整個(gè)電容兩端電壓變成 2.5V 求： 線圈的電感量 L 回路品質(zhì)因數(shù) Q0 值 未知阻抗 ZX,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #10,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,解：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #11,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,解：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #12,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,二、并聯(lián)諧振回路 信號(hào)源內(nèi)阻較大時(shí)，可采用并聯(lián)諧振回路 1. 回路阻抗 等效并聯(lián)電路：,L R,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),

6、Page #13,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,2. 諧振頻率 當(dāng) B = 0，Y 最小，Z 最大，為純電阻 回路電壓取得最大值，與電流源同相 LR LR Z 特性曲線： = P ，X = 0，Z 為純電阻 |Z| 最大，回路電壓最大 0，Z 呈電感性 P ，X 0，Z 呈電容性,容性,感性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #14,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,特征阻抗： 3. 品質(zhì)因數(shù) 諧振時(shí)，L、C 上的電流：,達(dá)到最大值，稱為電流諧振,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #15,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,4.廣義失諧系數(shù) ：偏離諧

7、振程度 諧振時(shí)， = 0 p 時(shí)， 5.諧振曲線：回路電壓 頻率,幅頻 特性,相頻 特性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #16,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,6. 通頻帶 B 電壓值對(duì)應(yīng)的頻率范圍 相對(duì)帶寬： 7. 相頻特性曲線,1,幅頻特性,0.707,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #17,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,8. 信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)并聯(lián)諧振回路的影響 無(wú)載 Q 值： 有載 Q 值： 并聯(lián)諧振回路適合 RS 很大 (恒流源) 和 RL 很大的電路,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #18,2.1 選

8、頻網(wǎng)絡(luò) 并聯(lián)諧振回路,例2： 設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率 fS = 10 MHz，回路電容 C = 50 pF 求： (1) 試計(jì)算所需的線圈電感值 (2) 若線圈品質(zhì)因數(shù)為 Q = 100，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬 (3) 若放大器所需的帶寬 B = 0.5 MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足放大器所需帶寬要求 解：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #19,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #20,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),P

9、age #21,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #22,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,三、串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換 1. 串、并聯(lián)阻抗等效互換,Q 很大時(shí),=,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #23,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,2. 回路抽頭時(shí)阻抗的變化 (折合) 關(guān)系 1) 電阻的折合及接入系數(shù) 能量等效原則 電感接入電路： 若存在互感時(shí)：,接入系數(shù)，P 1,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #24,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)

10、阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,電容接入電路： 接入系數(shù)： 電阻由低端折合到高端時(shí)，等效電阻提高 P 的計(jì)算都假定 ab 接入支路電流遠(yuǎn)小于db 的電流 使用場(chǎng)合： RS、RL 小時(shí)，用串聯(lián)方式 RS、RL 大時(shí)，用并聯(lián)方式 RS、RL 不大不小時(shí)，用抽頭方式,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #25,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,2) 電流源的折合 3) 負(fù)載電容的折合,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #26,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,4) 插入損耗 回路電導(dǎo) GP 引起的損耗 無(wú)損耗、有損耗時(shí)

11、的功率：,GP 越小， Q0 越大，損耗越小,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #27,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串、并聯(lián)阻抗等效互換與抽頭阻抗變換,例3： 如圖所示，Ri 、Ci 和 Ro 、Co 分別為信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗，已知： L = 0.8 H，Q0 = 100，C1 = C2 = 20 pF， Ci = 5 pF，Ri = 10 K，Co = 2 pF，Ro= 5 K 求： 諧振頻率 諧振阻抗 (不計(jì) Ri 與 Ro 時(shí)) 有載 QL 值和通頻帶 提醒： Co 是否要采用折合方式 ? 電路中是否有什么器件未畫 ?,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Pa

12、ge #28,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 串聯(lián)諧振回路,解：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #29,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路,四、耦合回路 由相互影響的兩個(gè)單振蕩回路組成，可改善諧振曲線 耦合系數(shù) k：表示回路間的耦合程度的強(qiáng)弱 1. 耦合回路的形式 電感耦合： 若 L1 = L2 = L ：k = M / L 電容耦合： 若 C1 = C2 = C ：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #30,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路,2. 反射阻抗與耦合回路的等效阻抗 反射阻抗：一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響 自阻抗： 回路 方程,反射阻抗：Zf 1, Z

13、f 2,感生電壓：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #31,感生電壓：,反射阻抗：Zf 1, Zf 2,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路,耦合回路的等效電路 反射阻抗的性質(zhì)：,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #32,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路,1) 反射電阻永遠(yuǎn)是正值 這是因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康膿p耗 2) 反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗的性質(zhì)總是相反的 3) 反射阻抗的值與 (M)2 成正比 當(dāng) M = 0 時(shí)，反射阻抗也等于零，即單回路的情況 4) 當(dāng) X11 = X22 = 0 時(shí)，反射阻抗為純電阻 即初次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振的

14、情況 相當(dāng)于在回路中增加一反射電阻，與原回路電阻成反比,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #33,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路,3. 耦合回路的調(diào)諧 何謂耦合回路達(dá)到諧振： 初級(jí)等效電路的電抗為零 次級(jí)等效電路的電抗為零 初次級(jí)回路電抗同時(shí)為零 三種諧振： 部分諧振：初級(jí)或次級(jí)達(dá)到諧振 復(fù)諧振：部分諧振共軛匹配 全諧振： 初、次級(jí)各自與信號(hào)源頻率諧振，反射阻抗為純電阻 部分諧振： 初級(jí)回路部分諧振：X11+Xf1 = 0，I1max 次級(jí)回路部分諧振：X22+Xf2 = 0，I2max, X11、M、 X22, X11、M、 X22,Z11 = R11,Z22 = R22

15、,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,+ jX11,+ jX22,+ jXf 1,+ jXf 2,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #34,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路, 復(fù)諧振： 初級(jí)部分諧振且達(dá)到共軛匹配： X11，使 X11+Xf1 = 0 M、X22，使 Rf1= R11 次級(jí)部分諧振且達(dá)到共軛匹配： X22，使 X22+Xf2 = 0 M、X11，使 Rf2= R22 可以證明：初級(jí)達(dá)到復(fù)諧振時(shí)，則 次級(jí)也必然達(dá)到復(fù)諧振，反之亦然 復(fù)諧振時(shí)，次級(jí)電流值 達(dá)到可能達(dá)到的最大值 復(fù)諧振時(shí)，初次級(jí)兩個(gè)等效回路對(duì)信號(hào)源頻率諧振， 但兩個(gè)單獨(dú)回路可能同時(shí)處于感

16、性失諧或容性失諧,Z11 = R11,Z22 = R22,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,+ jX11,+ jX22,+ jXf 1,+ jXf 2,感性,感性,容性,容性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #35,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路, 全諧振： 單獨(dú)調(diào)整兩個(gè)諧振回路， 使 X11 = 0，X22 = 0，此時(shí)， 兩回路各自對(duì)信號(hào)源頻率 諧振，反射阻抗為純電阻。 最佳全諧振：改變互感 M， 使得 R11 = Rf 1，R22 = Rf 2， 滿足功率匹配條件。 最佳全諧振是復(fù)諧振的特例， 故次級(jí)電流也為 I2max,max 最佳全諧振 時(shí)的互感

17、MC,Z11 = R11,Z22 = R22,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,+ jX11,+ jX22,+ jXf 1,+ jXf 2,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #36,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回路, 全諧振： 臨界耦合狀態(tài)： 最佳全諧振時(shí)初次級(jí)間的耦合 耦合系數(shù)、臨界耦合系數(shù)： 耦合因數(shù)： 表示與臨界耦合狀態(tài)相比，耦合的相對(duì)強(qiáng)弱 1 強(qiáng)耦合,Z11 = R11,Z22 = R22,Zf 1 = Rf 1,Zf 2 = Rf 2,使用 Q1 ，便于比較性能,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #37,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 耦合回

18、路,4. 耦合回路的頻率特性 設(shè) 01 = 02 = 0，Q1 = Q2 = Q ，則 1 = 2 = ，可證： 頻率 特性 1，強(qiáng)耦合，出現(xiàn)雙峰： 5. 耦合回路的通頻帶 = 1 時(shí)， 常選 略大于 1,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #38,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,五、選擇性濾波器 一體化帶來(lái)的好處： 穩(wěn)定性好，電性能好 品質(zhì)因數(shù)高 利于微型化 便于大規(guī)模生產(chǎn) LC 集中選擇性濾波器,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #39,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,石英晶體濾波器 (又見 P131) 石英晶體產(chǎn)品： 晶體諧振器、晶振 石英晶

19、體： SiO2 的天然晶體，六棱柱錐體 Z (光軸)，X (電軸)，Y (機(jī)械軸) 許多切型，切割越薄，頻率越高,X,X,X,晶體振蕩器：基音、泛音,晶體濾波器：,帶通、帶阻,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #40,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #41,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #42,Up to 170 giant, luminous obelisks - the biggest is 37.4ft long,通信電子線路 第 2 章 通信電子

20、線路分析基礎(chǔ),Page #43,Crystal Palace - 1,000ft below the Chihuahua Desert in Mexico,天然水晶：SiO2 石膏水晶：CaSO4 方解石：CaCO3,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #44,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,石英晶體的物理特性 具有正反壓電效應(yīng)：機(jī)械軸壓力 電軸電場(chǎng) 具有非常穩(wěn)定的物理特性和化學(xué)特性 具有多模性：基音、奇次泛音 石英諧振器的電特性： 動(dòng)態(tài)電感 Lq 約10-3102H；動(dòng)態(tài)電阻 rq 約幾十幾百 動(dòng)態(tài)電容 Cq 約10-4101pF；安裝電容 C0 約110pF,符 號(hào),

21、基 頻 等 效 電 路,完 整 等 效 電 路,JT,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #45,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,品質(zhì)因數(shù) Qq 可達(dá)104 106 接入系數(shù)很小 外電路影響小 動(dòng)態(tài)電感 Lq 約10-3102H；動(dòng)態(tài)電阻 rq 約幾十幾百 動(dòng)態(tài)電容 Cq 約10-4101pF；安裝電容 C0 約110pF,符 號(hào),基 頻 等 效 電 路,完 整 等 效 電 路,JT,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #46,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,串聯(lián)諧振頻率：rLC 支路串聯(lián)諧振 因 rq XC0，JT 呈純阻性 rq，很小 q ，呈容

22、性； q ，呈感性 并聯(lián)諧振頻率： 繼續(xù)增大，在某一頻率將與 C0 產(chǎn)生并聯(lián)諧振，JT 又呈純阻性，阻抗很大，2/rq,容性,容性,感性,晶體自然諧振頻率,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #47,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,因 Cq C0 ，故 q 與 p 相差無(wú)幾 兩諧振頻率之差決定了濾波器帶寬 擴(kuò)展帶寬的方法： 串聯(lián)電感，可減小 q 并聯(lián)電感，可增大 p 用途： 回路電感 串聯(lián)諧振狀態(tài) 泛音振動(dòng)狀態(tài) 通常晶體不工作在容性區(qū),容性,容性,感性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #48,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,標(biāo)稱頻率： 既非 q

23、，也非 p ，而是 JT與規(guī)定的某負(fù)載電容 CL 并聯(lián)時(shí)的諧振頻率值,g,g,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #49,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,陶瓷濾波器 壓電特性：類似石英晶體濾波器 易于焙燒，適于小型化，耐熱耐濕，廣泛應(yīng)用 二端： 三端：,2L,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #50,2.1 選頻網(wǎng)絡(luò) 選擇性濾波器,聲表面波濾波器 (Surface Acoustic Wave Filter) 叉指換能器 頻率高，選擇性好 動(dòng)態(tài)范圍大 尺寸小、質(zhì)量小 抗輻射能力強(qiáng) 溫度穩(wěn)定性好,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page

24、 #51,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ),一、非線性電路的基本概念與非線性元件 從元件角度： 線性元件：元件的參數(shù)與兩端的電壓或電流大小無(wú)關(guān)。 非線性元件：元件的參數(shù)與兩端的電壓或電流大小有關(guān)。例如：晶體管的 rbe ，變?nèi)莨艿慕Y(jié)電容 Cj 時(shí)變參量元件：元件的參數(shù)按一定的規(guī)律隨時(shí)間變化。例如：變頻器的變頻跨導(dǎo) gm 從電路角度： 線性電路：由線性元件構(gòu)成 線性方程描述 疊加定理：具有均勻性和疊加性,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #52,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ),非線性電路：至少包含一個(gè)非線性元件 非線性電阻 NR、非線性電感 NL、非線性電容 NC 非線性方程描述。

25、如二極管的伏安特性 產(chǎn)生新的頻率分量 新的頻率分量： 不滿足疊加定理 時(shí)變參量電路： 某個(gè)參量受外加信號(hào)的控制而按一定規(guī)律變化。 例如：模擬相乘器與變頻器。,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #53,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,二、非線性電路的分析方法 不同的電路工作狀態(tài)采用不同的方法，在保證合理的誤差范圍情況下，簡(jiǎn)化非線性方程，得到簡(jiǎn)潔的結(jié)果。 1. 冪級(jí)數(shù)分析法 i = f (v)，例如二極管伏安特性 冪級(jí)數(shù)： i = b0 + b1v + b2v2 + b3v3 + 在靜態(tài)工作點(diǎn)處按泰勒級(jí)數(shù)展開,vs,id,Q,通信電子線路 第 2 章 通信

26、電子線路分析基礎(chǔ),Page #54,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,僅取前四項(xiàng) 并設(shè),通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #55,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,規(guī)律： 產(chǎn)生了新的頻率分量： 各次諧波：21 ，22 ，31 ，32 組合頻率：1 2 ，1 22 ，21 2 組合頻率分量可表示為 p1 q2 ，則 p + q n p + q 為偶數(shù)（含直流）的組合頻率項(xiàng)，振幅僅與級(jí)數(shù)的偶次項(xiàng)系數(shù)有關(guān)，反之亦然。 p + q = m 的組合頻率項(xiàng)，振幅僅與級(jí)數(shù)中大于及等于 m 次的各項(xiàng)系數(shù)有關(guān)。 所有組合頻率成對(duì)出現(xiàn)： p1 q2 ，p1

27、q2 利用以上規(guī)律，選用適當(dāng)?shù)姆蔷€性元件、合適的工作范圍，得到所需要的頻率成分 p1 q2；選用適當(dāng)?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)，盡量減弱甚至消除不需要的頻率成分。 冪級(jí)數(shù)法可用于任何非線性狀態(tài)的分析，但結(jié)果復(fù)雜,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #56,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,2. 折線分析法 大信號(hào)分析時(shí)使用：功率放大器、大信號(hào)檢波等,播放,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #57,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,3. 線性時(shí)變參量電路分析法 參變電路 線性時(shí)變電路 時(shí)變電導(dǎo)為例： VQ 直流信號(hào) 決定工作點(diǎn) Q v

28、2 小信號(hào) 線性工作狀態(tài) v1 大信號(hào) 非線性工作狀態(tài) VQ + v1 + v2 v2 小信號(hào)工作在線性狀態(tài) VQ + v1 大信號(hào)控制工作點(diǎn),Q,?,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #58,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的分析方法,i ( t ) = f (VQ + v1 + v2 ) 在工作點(diǎn)處展開為泰勒級(jí)數(shù)： 忽略高次項(xiàng)，得：i( t ) f (VQ + v1 )f (VQ + v1 ) v2 i ( t ) i0( t )g ( t ) v2( t ) 總電流 靜態(tài)時(shí)變電流 時(shí)變跨導(dǎo) 小信號(hào)電壓 g( t ) v2( t ) 產(chǎn)生了頻率分量 p1 2

29、，可完成頻率變換,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #59,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的應(yīng)用,三、非線性電路的應(yīng)用 1. 實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜的線性變換 (頻譜搬移) 調(diào)幅電路、檢波電路、混頻電路等,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #60,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 非線性電路的應(yīng)用,三、非線性電路的應(yīng)用 2. 實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜的非線性變換 角度調(diào)制與解調(diào) 3. 實(shí)現(xiàn)變參量電路,通信電子線路 第 2 章 通信電子線路分析基礎(chǔ),Page #61,2.2 非線性電路分析基礎(chǔ) 相乘器及其頻率變換作用,四、五、相乘器及其頻率變換作用 非線性電路可完成乘法運(yùn)算 相乘器可進(jìn)一步克服無(wú)用的頻率分量 相乘器的種類： 二極管平衡相乘器 (集成) 模擬相乘器：專用、