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高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 第一节 非线性电路的分析方法 第5章 频谱的线性搬移电路 频谱搬移是指信号的频谱在频率轴上的移动，如这种移动不改变频谱的结构，称为线性搬移。若改变了频谱结构称为非线性搬移。 具有这种特性的电路称为频谱搬移电路。 线性频谱搬移电路可以完成调幅、检波、混频功能。 以幅度调制为例说明频谱线性搬移： （1）通过非线性器件对输入信号的频谱实行变换，产生新的频率成分，通过滤波器取出有用信号，滤除无用的频率成分。 （2）频谱的线性搬移，从时域角度看相当于输入信号与一个参考正弦信号相乘，搬移的距离由参考信号的频率决定。 第一节 非线性电路的分析方法 第二节 二极管电路 第三节 差分对电路 第四节 其它频谱线性搬移电路 第一节 非线性电路的分析方法 一、非线性函数的级数展开分析法 1、非线性器件的伏安特性 （1）二极管: （2）双极型晶体管： （3）场效应晶体管： 表示为： 2、在UQ 点展成泰勒级数 式中 an (n= 0，1，2，3……正整数) 。为与电路静态工作点有关的系数，通常n越大，则系数an的值越小。当电路中非线性器件用幂级数表示时，所取的级数项数就完全取决于信号幅度的大小和所要求的精度。 3、只有一个信号作用且为余弦波u1时 n为偶数 n为奇数 n为偶数：常数项、2次谐波、4次谐波 …不大于n的偶次谐波的和。 n为奇数： 1次谐波、3次谐波 …不大于n的奇次谐波的和。 如当输入信号幅度大，必须考虑到三次方项的作用时（三次方项以上可以忽略），则由上式得电流信号为 1、单一频率信号输入时,通过非线性器件,输出电流中既有原输入频率的基波分量,又有直流分量和大量的高次谐波分量 2、基波分量是由各奇次方项产生的,二次(包括四次以上的偶次)谐波是由偶次方项产生的,三次(包括五次以上的奇次)谐波则是由奇次方项产生的 3、谐波次数越高(即n越大),则an值越小,甚至还会是负值.当输入信号幅度 较小时, 则an 也更小,所以输出的高次谐波一般是可以忽略的 分析： 4、两个电压均为余弦波 u1＝U1cosω1t, u2＝U2cosω2t, 根据三角函数积化和差公式 频率组合分量： 5、组合频率的分析 （1）p、q称为组合阶数，p、 q=0、1、2…。 （2）一般情况下，有用分量是p、 q=1的组合频率。由平方项产生。 （3）p+q为偶数的组合频率，由n为偶数且n≥ p+q的各次项产生。 （4）p+q为奇数的组合频率，由n为奇数且n≥ p+q的各次项产生。 （5）U1和U2的幅度较小时，它们的强度随p+q的增大而减小。 选用具有平方律特性的场效应管。 采用平衡、补偿、负反馈等措施。 适当限制输入信号的范围。 为减小无用频率成分： 二、线性时变电路分析法 线性时变电路分析法是非线性电路的一种分析方法。 在UQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有 1、非线性伏安特性展为泰勒级数 对 u1足够小，忽略高阶项。 I0(t) 称为时变静态电流 ， g(t) 称为时变增量电导 2、若u1足够小，可用线性时变电路分析 3、若u1与u2为余弦波 u1＝U1cosω1t, u2＝U2cosω2t 偏置电压UQ（t）=UQ+U2cosω2t,为一周期性函数 I0(u2)、g(u2)是角频率为ω2的周期函数。 根据： 信号中频率分量为： 在u1较小时可以对非线性特性作近似，采用线性时变电路分析法得到比较简单的计算公式。 第二节 二极管电路 二极管电路广泛用于通信设备中，具有电路简单、噪声低、组合频率分量少，工作频带宽的优点。可以构成平衡调制器等电路，实现振幅调制、解调、混频等功能。 一、单二极管电路 1、电路结构与特点 忽略输出电压u。， 加在二极管两端的电压uD为： 2、二极管特性的折线化 已知,U2U1， 且U20.5V 3、u2对二极管的控制 一般情况下,Up较小,有U2Up,或加入偏置电压U0，抵消UP作用。可以认为由U2控制二极管的导通和截止。 4、 单向开关函数K(ω2t) 傅立叶展开式： 4、iD的表达式和二极管的时变电路模型 按闭合回路求出i,然后乘以 。