高頻電子線路第四章

1、四 非線性電路、時變參量電路和變頻器無線電元件無線電元件線性元件線性元件時變參量元件時變參量元件非線性元件非線性元件：元件參數(shù)與通過元件的電流或施于其上的電壓無關(guān)。：元件參數(shù)與通過元件的電流或施于其上的電壓有關(guān)。：元件參數(shù)按照一定規(guī)律隨時間變化。三種元件比較元件元件線性線性非線性非線性參數(shù)（或時變）參數(shù)（或時變）回路方程線性電路：非線性電路回路方程EndQ1RQ1r （1） 直流電阻（靜態(tài)電阻） tgIVR100（2） 動態(tài)電阻tgdidvivrv1lim0oNV0viMQI0iEnd則有：和加有則若該元件上加有性為設(shè)非線性電阻的伏安特tVvtVvkvimm2221112sinsin,tVtV

2、vvvmm221121sinsin22211)sinsin(tVtVkimm則：tVktVktVVktVVkVVkimmmmmmmm2221212121212122212cos22cos2)cos()cos()(2代入三角公式有：End)()()(2i2i10otataatvvvtVtVti22m11mcoscos)(v則則 中有：中有：)(otv21,212 ,2,21222211)sin(sin(tVktVkimm）疊加tVktVktVVktVVkVVkimmmmmmmm2221212121212122212cos22cos2)cos()cos()(2非疊加非疊加疊加iiEnd其中其中)(

3、vQVfiv = = v1 1+ +v2 2i = a0+a1v+a2v2+a3v3+ +anvn+)(!1d)(d!1)(nQQnVnnVfnfnavvvtVtVt221coscos)(m1mv)cos()cos()!( !02m21m10nmmnnmntVtVmnmnaii = a0+a1v+a2v2+a3v3+ +anvn+三角降冪公式三角降冪公式直流成分直流成分偶次諧波偶次諧波基波、奇次諧波基波、奇次諧波為奇數(shù)為偶數(shù)ntknCntknCCtknnknknnknnnn.)2cos(21.)2cos(21cos1)1(210112021三角積化和差公式：三角積化和差公式： tttt)cos

4、(21)cos(21coscos212121)cos()cos()!( !022110nmmnnmntVtVmnmnaimm0qpqp,，, 2, 1, 0, qpi中含有的頻率成中含有的頻率成分分： p + q n0)(22m221m20VVaa222m222Va122m22m1343VVa122m22m1343VVa233m234Va22m1m233m23m212343VVaVaVa1221m2m12VVam2m12VVa1222m1m2343VVa1222m1m2343VVa122m122Va133m1341Va1m12m233m13m112343VVaVaVan最高次數(shù)為最高次數(shù)為3的

5、多項式的頻譜結(jié)構(gòu)圖的多項式的頻譜結(jié)構(gòu)圖End)(beCVfiCBZBZVAV折線法：VBZ是折線化后的截止電壓是折線化后的截止電壓)()()(0時時BZBBZBCCBZBCVvVvgiVvims百稱為跨導(dǎo)，為幾十至幾式中：常數(shù)CEVBCCvig)cos()(cosBZbmBBCBZBCCbmbVtVVgVvgitVV則：已知：(2)已知已知Vb，畫出對應(yīng)，畫出對應(yīng)iCbmBBBZCCVVVicos, 0tc因此：時：當(dāng))cos(coscmCtIiEnd)cos1 (maxcmCIiccCCtiicos1coscosmax0coskkCtkIi)(maxckCkiI)(ck)(QvVfiv =

6、= v1 1+ +v2 2if(v ) 在在(VQ+ v2 2)關(guān)于關(guān)于v1 1的泰勒級數(shù)展開式，即的泰勒級數(shù)展開式，即v1 1相對于相對于v2 2很小很小 若若v1 1足夠小，可以忽略上式中足夠小，可以忽略上式中v1 1的二次方及其以上各次方的二次方及其以上各次方項，則該式可簡化為項，則該式可簡化為i = = f (VQ+ v2 2) + + f (VQ+ v2 2) v1 1線性時變線性時變 212Q 12Q2Q)(21)()(vvvvvVfVfVfi0)(22m221m20VVaa222m222Va122m22m1343VVa122m22m1343VVa233m234Va22m1m233

7、m23m212343VVaVaVa1221m2m12VVam2m12VVa1222m1m2343VVa1222m1m2343VVa122m122Va133m1341Va1m12m233m13m112343VVaVaVan最高次數(shù)為最高次數(shù)為3的多項式的頻譜結(jié)構(gòu)圖的多項式的頻譜結(jié)構(gòu)圖EndkTqvSEkTqvSEBEBEeIieIi212121:TT、對kTqvEkTqvEEEEEEeiieiiiiiii111)1 ()1 (T0111212103或有：對kTqvEeii1102同理有：子為歸一化非線性特性因其中得：根據(jù)共基極放大倍數(shù)kTqvzeiieiiiiiizCzCECEC10201221

8、111為放大器的跨導(dǎo)在線性放大區(qū)內(nèi)有：12110102101vivigvgivgiCCmmcmckTqigeeZmZZ4100很小時有：10102211022viRkTqRvgRiRivCCmCCCC電路對稱又gRkTqKIRkTqKvKvvKvgvIRkTqvRgvigvIiCCCe22)(21R0021101200e20200足夠大時有：控制受又稱為模擬乘法器的乘積項式中含有21vv統(tǒng)中。調(diào)等需要頻率變換的系應(yīng)用于調(diào)幅、混頻、解End21ovvvKmV26K300T11時應(yīng)小于在vqvZkTEnd)(121Lddvv tSRri電路工作在開關(guān)狀態(tài)。很大)(2tV）（）（表示則有：用開關(guān)函數(shù)

9、0001)(S)(S22vvtt)(S121vvtRriLd1210) 12cos() 12() 1(4121)(ST)(Snntnntt級數(shù)展開為的函數(shù)，因此用傅立葉為周期為1212121121) 12cos() 12() 1(4) 12cos() 12() 1(4)(21nnnnLdtnnvtnnvvvRri小結(jié)：電流的頻譜：小結(jié)：電流的頻譜：）直流成分。（的偶次諧波；）（）（與差頻）（各奇次諧波的和頻與）（；和差頻的和頻、）（；、的頻率成分、）（：并展開，可有以下頻率、表達式中代入54;1212321)()(2212121212121212121vnnvvvvvvtvtvi差頻）。和頻與

10、以及變頻電路（為低頻）電路作本振，可用來構(gòu)成斬波調(diào)幅（2121120)(22m221m20VVaa222m222Va212m22m1343VVa212m22m1343VVa233m234Va22m1m233m23m212343VVaVaVa1221m2m12VVam2m12VVa1222m1m2343VVa1222m1m2343VVa122122mVa133m1341Va1m12m233m13m112343VVaVaVa tnntttSn2122) 12cos() 12() 1(23cos32cos221)(End)(121Lddvv tSRri 高 頻 放 大 fs fs 本 地 振 蕩 f

11、o 混 頻 fofs=fi fi 低 頻 放 大 檢 波 中 頻 放 大 F F （以調(diào)幅為例（以調(diào)幅為例 ） soifff 超外差式接收機超外差式接收機 soifffMHz)67 . 1 (MHz)465. 6165. 2(MHz465. 0線性頻率變換線性頻率變換 頻譜搬移頻譜搬移 End VBB 0 0 iC t vBE vBE a b a b a b 時變電導(dǎo)v0vsiC=f (VBB+ v0) +f (VBB+ v0) vsv0 =V0cos0t)7.3.4( cos2coscos)(0cm02cm01cm0c0 tnItItIIVfnQviC=f (VBB+ v0) +f (VBB

12、+ v0) vstnItItIIVfnQ0cm0cm0cmc0cos2coscos)(210vtngtgtggtgVfQ0n000 cos2coscos)()(210v已知輸入電壓 vs=V(t)cosst中頻輸出電流 ttVgttVgiis0 cos)(21)cos()(2111i變頻跨導(dǎo) 1imc21)(gtVIg2時有2222max01minmaxmaxminmax0maxminmax1ggggggggggggg42121max01cgggg2.電路組態(tài)2.電路組態(tài)3.實際電路舉例 調(diào)諧于i調(diào)諧于s3.實際電路舉例 調(diào)諧于i調(diào)諧于s調(diào)諧于0End.) 12cos() 12() 1(2.3

13、cos32cos221)(0100tnntttSn)21)(1s0Ld2, 1vv tSRristSRriiiv )(1Ld21)21)(1s0Ld2, 1vv tSRri)2121)(1is0Ld2, 1vvvtSRriEnd.) 12cos() 12() 1(2.3cos32cos221)(0100tnntttSnstSRriiiv )(1Ld21stSRriiiv )(1 Ld31stSRriiiv )(1 *Ld2424sTtStSRriiiv)2()(1 Ld tnnttTtStSn0100) 12cos() 12() 1(43cos34cos4)2()(EndsTtStSRriii

14、v)2()(1 Ld tnnttTtStSn0100) 12cos() 12() 1(43cos34cos4)2()(End1. 有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾哨叫干擾sqp0qp,soqp,qfpffFf isi01 , 1現(xiàn)象：p + q n1. 有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾哨叫干擾 高頻放大 fs fs 本地振蕩 fo 混頻 fofs=fi fi 低頻放大 檢波 中頻放大 F F （以調(diào)幅為例 ） 1. 有用信號和本振產(chǎn)生的組合頻率干擾哨叫干擾1605kHz535無哨叫干擾sisisqp,qfffpqfffpfs或)()(FkHz465FkHz465isispffqppffpq)(

15、)(或isfff2, 1FFffkHzis9302一次項：三次項：舉例：s1 , 0ffFf i2. 干擾信號和本振產(chǎn)生的副波道干擾noqp,qfpff原因：if 2n1ns0nm,q,p,nfmfqfpffnoqp,qfpffifinin fqfpffqfpf00考慮到下混頻，只有以下兩式成立考慮到下混頻，只有以下兩式成立iisinfqffqpfqfqpf1)(102. 干擾信號和本振產(chǎn)生的副波道干擾1）中頻干擾1, 0qp一次項：iffn2. 干擾信號和本振產(chǎn)生的副波道干擾1, 1qpisi0n2 fffffEndiIsifqffqpfqfqpfn1)(10干擾信號對有用信號調(diào)制產(chǎn)生的交叉調(diào)制干擾現(xiàn)象： 2n1ns0nm,q,p,nfmfqfpff干擾信號對有用信號調(diào)制產(chǎn)