高频电子线路-第5章-非线性电路的一般的分析方法.ppt

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1、第5章非线性电路时变参量电路变频器一、概述一）、常用的无线电元件1、线性元件2、非线性元件3、时变参量元件二）、电子线路1、线性电子线路2、非线性电子线路3、时变参量电路三）、电子线路的分析方法1、微分方程法线性电子线路——常系数微分方程非线性电子线路——非线性微分方程时变参量电路——变系数微分方程2、工程近似分析法图解法：解析法：四）、非线性元件的特征1、特点（与线性电路比较）非线性，不满足叠加定理，具有频率变换功能。2、几个概念A、伏安特性曲线B、直流电阻C、动态电阻或交流电阻3、非线性元件的频率变换作用非线性器件的频率变换作用4、非线性电路不满足叠加定理上式说明，电流中不仅含有输入

2、信号的二次谐波，还出现了输入信号频率的组合频率分量（和频与差频）。叠加定理是线性电路分析的基础非线性电路不满足叠加定理是一个非常重要的概念。五）、非线性分析方法指数函数分析法、幂级数分析法、折线分析法1、指数函数分析法数学分析频率分析：2、幂级数分析法将非线性电阻电路的输出输入特性用一个N阶幂级数近似表示，借助幂级数的性质，实现对电路的解析分析。该幂级数各系数分别由下式确定，即：i0工作点的设置对幂级数的等效的处理1、工作点较高，可以当作线性电路来处理用直线代替——线性电子线路，取前面的两项，可得：2、工作点在曲线的弯曲部分用抛物线代替——选取前面的三项，可得：如果输入信号的幅度很大，特性曲

3、线的运用范围更宽，必须取三次项或者更高次项来进行逼近。举例一设非线性元件的静态特性曲线用下列三次多项式来表示：加在该元件上的电压为：求出通过元件的电流i(t)，再用三角公式将各项展开并整理，得：可以看出规律：例如，在上式中，基波振幅均与有关，而与、无关。三次谐波及组合频率：的振幅均只与有关，而与、无关。直流成分均只与、有关，而与、无关。二次谐波以及组合频率的振幅均只与有关，而与、无关。（4）m次谐波（直流成分可视为零次，基波可视为一次）以及系数之和等于m的各组合频率成分。其振幅只与幂级数中等于及高于m次的各项系数有关。例如，在上式中，直流成分与、都有关，而二次谐波以及组合频率为的各成分其振幅

4、却只与有关，而与无关。（5）所有组合频率都是成对出现的。例如，有就一定有；有就一定有等。掌握以上规律是重要的。我们可以利用这些规律，根据不同的要求，选用具有适当特性的非线性元件，或者选择合适的工作范围，以得到所需要的频率成分，而尽量减弱甚至消除不需要的频率成分。3、折线分析法导通角：这里就是上一章的余弦分解系数举例二举例三总结：1、非线性的频率变换是依靠是依靠乘法器来实现的。2、减小无用的高阶项的相乘可以减小无用的频率组合，提高信号的频谱分量的纯度。实践措施：1、从器件的特性考虑。选用平方律的器件或者选择工作点使其在工作特性上接近平方律。2、从电路考虑，采用多个非线性器件组成平衡电路，抵消无

5、用的频率成份。3、从输入信号的大小进行考虑，有效的减小高次项的组合。六）线性时变工作状态晶体管在输入两个频率的信号时，如果其中的一个信号比另一个信号大得多时，可以认为晶体管的工作状态由大信号决定，故可以在大信号处按照幂级数展开。例如：其中：它们都是u1的函数，u1是周期函数，故它们都是以u1的周期为周期的函数。例如：可见：开关工作状态应用：1、单向开关函数输出电流中例题42、双差分电路构成的模拟相乘器若令则有相乘器的输出电压为：如果，，根据双曲函数的性质，可近似表示为：在与的幅度较小时，相乘器具有近似理想相乘的特性，并可在四个象限工作。为了扩大的线性范围，可用反双曲正切变换电路。为了扩大的线

6、性范围，可用负反馈电路。(增加)模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。则可视为的时变电压放大倍数。三、混频电路－）、定义：混频电路：又称变频电路，作用是将载频为fs的已调波vs(t)不失真地变换为载频固定为fI的已调波。vs(t)称为中频信号，fI称为中频（IF）。BP中频可以是差频也可以是和频。输出后的信号是固定的中频频率。二）、混频电路的主要技术指标混频增益：混频增益是指混频器的输出中频信号功率和输入已调波信号功率之比。常用分贝表示，即：噪声系数：由于接收机整机噪声系数主要取决于前级电路的噪声性能，特别是在没有高频放大器的情况下，混频电路的噪声系数对整机影响较大。也可以用输出中频信

7、号的幅度与输入信号的幅度的比值来表示：混频压缩：是指混频器在线性运用条件下最大输入信号电平的量度。隔离度：是指混频器内部电路平衡的量度。各端口之间的泄漏或馈通越小，隔离度就越高。本振信号功率高，其对输入信号端口的串通危害最大。当输入信号的功率较小时，混频增益为定值，输出中频信号的功率随着输入信号的功率线性的增大，以后由于非线性，输出中频信号的功率开始将趋于缓慢，直到比线性增长低1db时对应的输出中频功率为1d