第五章頻譜的線性搬移電路

1、(1-1)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析（第三版）（第三版）西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社 曾興文劉乃安陳健編曾興文劉乃安陳健編主講主講:李建新教授李建新教授(1-2)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院第第5章頻譜的線性搬移電路章頻譜的線性搬移電路 在通信系統(tǒng)中，頻譜搬移電路是最基本的單元在通信系統(tǒng)中，頻譜搬移電路是最基本的單元電路。振幅調(diào)制與解調(diào)、頻率調(diào)制與解調(diào)、相位調(diào)電路。振幅調(diào)制與解調(diào)、頻率調(diào)制與解調(diào)

2、、相位調(diào)制與解調(diào)、混頻等電路都屬于頻譜搬移電路。制與解調(diào)、混頻等電路都屬于頻譜搬移電路。 頻譜搬移電路分為頻譜的頻譜搬移電路分為頻譜的線性搬移電路線性搬移電路和和非線非線性搬移電路性搬移電路兩種。兩種。(1-3)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 從頻域上看，頻譜的線性搬移電路，就是在從頻域上看，頻譜的線性搬移電路，就是在頻譜搬移的過(guò)程中，輸入信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)并不發(fā)頻譜搬移的過(guò)程中，輸入信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)并不發(fā)生變化，即搬移前后各頻率分量的比例關(guān)系不變生變化，即搬移前后各頻率分量的比例關(guān)系不變（包括頻率間隔），只是在頻域上簡(jiǎn)單的搬移

3、（包括頻率間隔），只是在頻域上簡(jiǎn)單的搬移（允許只取其中的一部分）；（允許只取其中的一部分）； 頻譜的非線性搬移電路，是在頻譜的搬移過(guò)頻譜的非線性搬移電路，是在頻譜的搬移過(guò)程中，輸入信號(hào)的頻譜不僅在頻域上搬移，而且程中，輸入信號(hào)的頻譜不僅在頻域上搬移，而且頻譜結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。頻譜結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。(1-4)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5.1非線性電路的分析方法非線性電路的分析方法 非線性電路常用的分析方法：冪級(jí)數(shù)、超非線性電路常用的分析方法：冪級(jí)數(shù)、超越函數(shù)和多段折線法。在頻譜的線性搬移電路越函數(shù)和多段折線法。在頻譜的線

4、性搬移電路中，主要以中，主要以冪級(jí)數(shù)冪級(jí)數(shù)分析方法為主，并在此基礎(chǔ)分析方法為主，并在此基礎(chǔ)上在一定條件下，將非線性電路等效為上在一定條件下，將非線性電路等效為線性時(shí)線性時(shí)變電路變電路，即，即線性時(shí)變分析法線性時(shí)變分析法。 5.1.1 非線性函數(shù)的級(jí)數(shù)展開(kāi)分析法（冪級(jí)數(shù)）非線性函數(shù)的級(jí)數(shù)展開(kāi)分析法（冪級(jí)數(shù)） 設(shè)非線性器件的伏安特性為設(shè)非線性器件的伏安特性為 一般情況下一般情況下)(ufi 21uuEuQ(1-5)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得，用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得，0212122122110)()()()(nn

5、nnnuuauuauuauuaai)(!1)(!1)(QnEunnnEfnduufdnaQmmnnmmnnuuCuu21021)(1-6)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 式中：式中： 為二項(xiàng)式系數(shù)，故為二項(xiàng)式系數(shù)，故 令令)!( !mnmnCmn0210nmmnnmmnuuCi02utUu111cos01101101coscosnnnnnnnnnntnUbtUauai(1-7)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 結(jié)論結(jié)論： 1. 當(dāng)單一頻率信號(hào)作用于非線性

6、器件時(shí)，在輸出電當(dāng)單一頻率信號(hào)作用于非線性器件時(shí)，在輸出電流中不僅包含了輸入信號(hào)的頻率分量流中不僅包含了輸入信號(hào)的頻率分量1，而且還包含而且還包含了該頻率分量的各次諧波分量了該頻率分量的各次諧波分量n 1（n=2，3，），），可用于倍頻電路?？捎糜诒额l電路。 2. 當(dāng)只加一個(gè)信號(hào)時(shí)，只能得到輸入信號(hào)頻率的基當(dāng)只加一個(gè)信號(hào)時(shí)，只能得到輸入信號(hào)頻率的基波分量和各次諧波分量，但不能獲得任意頻率的信號(hào)，波分量和各次諧波分量，但不能獲得任意頻率的信號(hào)，也不能完成頻譜在頻域上的任意搬移。也不能完成頻譜在頻域上的任意搬移。 3. 當(dāng)兩個(gè)信號(hào)當(dāng)兩個(gè)信號(hào)u1和和u2作用于非線性器件時(shí)，輸出電流作用于非線性器件時(shí)

7、，輸出電流中不僅有兩個(gè)輸入電壓的分量，而且存在大量的乘積中不僅有兩個(gè)輸入電壓的分量，而且存在大量的乘積項(xiàng)項(xiàng)mmnuu21(1-8)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 4. 除了完成調(diào)制與解調(diào)所需要的乘積項(xiàng)外，還有除了完成調(diào)制與解調(diào)所需要的乘積項(xiàng)外，還有大量不需要的項(xiàng)，因此，頻譜搬移電路必須具有大量不需要的項(xiàng)，因此，頻譜搬移電路必須具有頻率選擇功能，即濾波電路。如圖頻率選擇功能，即濾波電路。如圖52所示。所示。圖圖52 非線性電路完成頻譜的搬移非線性電路完成頻譜的搬移 非線性器 件濾波器u1uou2(1-9)第五章第五章 頻譜的

8、線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5. 若作用在非線性器件上的兩個(gè)電壓均為余弦信號(hào)，即若作用在非線性器件上的兩個(gè)電壓均為余弦信號(hào)，即輸出電流中將包含無(wú)限多個(gè)組合頻率分量輸出電流中將包含無(wú)限多個(gè)組合頻率分量把把p+q稱為組合分量的階數(shù)；稱為組合分量的階數(shù)；（1）凡是）凡是p+q為偶數(shù)的組合分量，均為冪級(jí)數(shù)中為偶數(shù)的組合分量，均為冪級(jí)數(shù)中n為偶數(shù)且大為偶數(shù)且大于等于于等于p+q的各次方項(xiàng)產(chǎn)生的；的各次方項(xiàng)產(chǎn)生的；（2）凡是）凡是p+q為奇數(shù)的組合分量，均為冪級(jí)數(shù)中為奇數(shù)的組合分量，均為冪級(jí)數(shù)中n為奇數(shù)且大為奇數(shù)且大于等于于等于p+q的各次方項(xiàng)產(chǎn)生的；

9、的各次方項(xiàng)產(chǎn)生的；當(dāng)當(dāng)U1和和U2的幅度較小時(shí)，組合頻率分量的強(qiáng)度隨的幅度較小時(shí)，組合頻率分量的強(qiáng)度隨p+q的增加而的增加而減小。減小。tUu222costUu111cos21,qpqp(1-10)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 在頻譜的線性搬移電路中，為了實(shí)現(xiàn)接近理想的乘在頻譜的線性搬移電路中，為了實(shí)現(xiàn)接近理想的乘法運(yùn)算，減少無(wú)用的組合頻率分量的數(shù)目和強(qiáng)度，常采法運(yùn)算，減少無(wú)用的組合頻率分量的數(shù)目和強(qiáng)度，常采用以下三種措施：用以下三種措施： （1）從非線性器件的特性考慮，選用具有平方律特性的）從非線性器件的特性考慮，選用

10、具有平方律特性的非線性器件，并選擇靜態(tài)工作點(diǎn)使其工作于接近平方律非線性器件，并選擇靜態(tài)工作點(diǎn)使其工作于接近平方律的區(qū)域。的區(qū)域。2)1 (PGSDSSDVuIiiD / mA02468IDSS 2 1QVPuGB(a) 1gm 2gmQuGSgm0tu2U2tgm(t)(b)Q00(1-11)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院（2）從頻譜搬移電路考慮，采用多個(gè)非線性器件組成平衡）從頻譜搬移電路考慮，采用多個(gè)非線性器件組成平衡電路，抵消一部分無(wú)用的組合頻率分量。電路，抵消一部分無(wú)用的組合頻率分量。（3）從輸入信號(hào)的大小考慮，應(yīng)減

11、小輸入信號(hào)的幅度，以）從輸入信號(hào)的大小考慮，應(yīng)減小輸入信號(hào)的幅度，以便有效地減小高階相乘項(xiàng)產(chǎn)生的組合頻率分量的強(qiáng)度。便有效地減小高階相乘項(xiàng)產(chǎn)生的組合頻率分量的強(qiáng)度。(1-12)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 5.1.2 線性時(shí)變電路分析法線性時(shí)變電路分析法 若若u1足夠小時(shí)，忽略上式中的二次方及以上各次方足夠小時(shí)，忽略上式中的二次方及以上各次方項(xiàng)，則為項(xiàng)，則為 212)(21212221)(!1)(! 21)()()(uuEfnuuEfuuEfuEfuuEfiQnQQQQ12221)()()(uuEfuEfuuEfiQQQ

12、(1-13)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 式中式中f(EQ+u2)是當(dāng)輸入信號(hào)是當(dāng)輸入信號(hào)u1=0時(shí)的電流，稱時(shí)的電流，稱為時(shí)變靜態(tài)電流或時(shí)變工作點(diǎn)電流，為時(shí)變靜態(tài)電流或時(shí)變工作點(diǎn)電流，f (EQ+u2)稱為稱為時(shí)變?cè)鲆婊驎r(shí)變電導(dǎo)。時(shí)變?cè)鲆婊驎r(shí)變電導(dǎo)。 所謂時(shí)變是指所謂時(shí)變是指f(EQ+u2)和和 f (EQ+u2)與與u1無(wú)關(guān)，無(wú)關(guān)，而與而與u2有關(guān)，是時(shí)間的函數(shù)。有關(guān)，是時(shí)間的函數(shù)。 由上式可見(jiàn)，非線性器件的輸出電流與輸入電由上式可見(jiàn)，非線性器件的輸出電流與輸入電壓的關(guān)系是線性的，類似于線性器件。但它們的系壓的關(guān)系是

13、線性的，類似于線性器件。但它們的系數(shù)卻是時(shí)變的。這種工作狀態(tài)稱為線性時(shí)變工作狀數(shù)卻是時(shí)變的。這種工作狀態(tài)稱為線性時(shí)變工作狀態(tài)，該電路稱為線性時(shí)變電路。態(tài)，該電路稱為線性時(shí)變電路。 設(shè)設(shè)10)()(utgtIitUu222costUu111cos(1-14)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 結(jié)論結(jié)論： 1. 線性時(shí)變電路輸出信號(hào)的頻率分量?jī)H有線性時(shí)變電路輸出信號(hào)的頻率分量?jī)H有p為為0和和1，q為任意為任意數(shù)的組合分量，消除了數(shù)的組合分量，消除了q為任意，為任意， p大于大于1的眾多組合頻率分量。的眾多組合頻率分量。即即tItI

14、ItUEftIQ202201002202coscos)cos()(tgtggtUEftgQ22210222coscos)cos()(122qq(1-15)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 2. 線性時(shí)變電路與非線性電路的實(shí)質(zhì)是一致的。線性線性時(shí)變電路與非線性電路的實(shí)質(zhì)是一致的。線性時(shí)變電路是在一定條件下由非線性電路近似得到的，時(shí)變電路是在一定條件下由非線性電路近似得到的，其產(chǎn)生的頻率分量是完全相同的。只是其產(chǎn)生的頻率分量是完全相同的。只是p不為不為0和和1的那的那些分量的幅度，相對(duì)于些分量的幅度，相對(duì)于p為為0和和1的那些分

15、量的幅度小得的那些分量的幅度小得多，因而被忽略。多，因而被忽略。(1-16)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 3. 線性時(shí)變電路并不是線性電路，線性電路不能完成頻線性時(shí)變電路并不是線性電路，線性電路不能完成頻譜的搬移功能。譜的搬移功能。 4. 線性時(shí)變電路分析方法大大簡(jiǎn)化了非線性電路的分析，線性時(shí)變電路分析方法大大簡(jiǎn)化了非線性電路的分析，線性時(shí)變電路大大減少了非線性器件的組合頻率分量。線性時(shí)變電路大大減少了非線性器件的組合頻率分量。大多數(shù)頻譜搬移電路都工作于線性時(shí)變工作狀態(tài)。大多數(shù)頻譜搬移電路都工作于線性時(shí)變工作狀態(tài)。圖圖5

16、3 線性時(shí)變電路完成頻譜的搬移線性時(shí)變電路完成頻譜的搬移 線性時(shí)變器 件濾波器u1uou2(1-17)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5.2二極管電路二極管電路 5.2.1單二極管電路單二極管電路設(shè)二極管工作在大信號(hào)狀態(tài)，即設(shè)二極管工作在大信號(hào)狀態(tài)，即U1大于大于0.5V，(1-18)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 且且U2U1，若忽略若忽略u(píng)0對(duì)二極管的反作用，則對(duì)二極管的反作用，則tUu222cos21uuuD(1-19)第五章第五章 頻譜的線性搬移

17、電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院(1-20)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 二極管可等效為一個(gè)受控開(kāi)關(guān)，即二極管可等效為一個(gè)受控開(kāi)關(guān)，即 因因U2U1， 因因U2Vp，可令可令Vp0pDpDDDDVuVuugi0ppDDDVuVuugi22000022uuugiDDD(1-21)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 因因 合并得合并得tUu222cos0DDDugi23222222222ntnntnDDDDutKgu

18、tgi)()(201)(2tK23222222222ntnntn)(2tK稱為開(kāi)關(guān)函數(shù)稱為開(kāi)關(guān)函數(shù)(1-22)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 開(kāi)關(guān)函數(shù)波形如圖開(kāi)關(guān)函數(shù)波形如圖56(1-23)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 二極管可等效為一線性時(shí)變電路，其時(shí)變電導(dǎo)為二極管可等效為一線性時(shí)變電路，其時(shí)變電導(dǎo)為 設(shè)設(shè))()(2tKgtgDtnnttttKn212222) 12cos() 12(2) 1(5cos523cos32cos221)(DDDutttg

19、i2225cos523cos32cos221tUu111cos(1-24)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院將將u1代入上式得代入上式得tUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgtUgUgiDDDDDDDDDDDD)5cos(52)5cos(52)3cos(32)3cos(32)cos(2)cos(24cos1522cos32cos2cos2121121121121121121222222112(1-25)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院1. 流

20、過(guò)二極管的電流流過(guò)二極管的電流iD的頻率分量有的頻率分量有（1）輸入信號(hào)）輸入信號(hào)u1和控制信號(hào)和控制信號(hào)u2的頻率分量的頻率分量1 和和2；（2）控制信號(hào)控制信號(hào)u2的偶次諧波分量的偶次諧波分量；（3）輸入信號(hào)輸入信號(hào)u1的頻率的頻率1和控制信號(hào)和控制信號(hào)u2的奇次諧波分的奇次諧波分量的組合分量量的組合分量(2n+1) 21 ；2. 對(duì)單二極管頻譜搬移電路的幾點(diǎn)說(shuō)明對(duì)單二極管頻譜搬移電路的幾點(diǎn)說(shuō)明（1）若若u2較小，單二極管頻譜搬移電路就不能近似為較小，單二極管頻譜搬移電路就不能近似為線性時(shí)變等效電路；線性時(shí)變等效電路；（2）若）若u2 u1不滿足，開(kāi)關(guān)函數(shù)不僅僅是不滿足，開(kāi)關(guān)函數(shù)不僅僅是u

21、2 ，還應(yīng)考還應(yīng)考慮慮u1，開(kāi)關(guān)函數(shù)的通角還隨開(kāi)關(guān)函數(shù)的通角還隨u1變化。變化。(1-26)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院（3）忽略了輸出電壓對(duì)二極管的反作用。若考慮）忽略了輸出電壓對(duì)二極管的反作用。若考慮u0的反作用，因的反作用，因u2 u0，對(duì)二極管的電壓對(duì)二極管的電壓uD影響不影響不大，流過(guò)二極管的電流大，流過(guò)二極管的電流iD的頻率分量不會(huì)變化，只的頻率分量不會(huì)變化，只是輸出電壓是輸出電壓u0的幅度有所下降；的幅度有所下降；（4）即使所有假設(shè)條件不滿足，單二極管頻譜搬移）即使所有假設(shè)條件不滿足，單二極管頻譜搬移電路仍

22、能完成頻譜的線性搬移功能。只是不能用線電路仍能完成頻譜的線性搬移功能。只是不能用線性時(shí)變電路的分析方法來(lái)分析，而要用非線性電路性時(shí)變電路的分析方法來(lái)分析，而要用非線性電路的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)法分析。的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)法分析。(1-27)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 5.2.2二極管平衡電路二極管平衡電路 1.基本電路基本電路(1-28)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 2.工作原理工作原理 假設(shè)假設(shè)U20.5V，且且U2U1，則則122121uuuuuuDD)()(

23、)()(122212122111uutKgutgiuutKgutgiDDDD11211iiNNiL22212iiNNiL(1-29)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 變壓器次級(jí)的總電流為變壓器次級(jí)的總電流為 考慮考慮122121)(2utKgiiiiiDLLLtUu111cos)3cos(32)3cos(32)cos(2)cos(2cos12112112112111UgtUgtUgtUgtUgiDDDDDL(1-30)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 輸出

24、電流輸出電流iL的頻率分量有的頻率分量有 （1）輸入信號(hào)的頻率分量）輸入信號(hào)的頻率分量1 ； （2）輸入信號(hào)）輸入信號(hào)u1的頻率的頻率1和控制信號(hào)和控制信號(hào)u2的奇次諧波的奇次諧波分量的組合分量分量的組合分量(2n+1) 2 1 ； 3.特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）與單二極管電路比較，）與單二極管電路比較， u2的基波分量和偶次諧的基波分量和偶次諧波分量被抵消了波分量被抵消了； （2）該電路要求二極管和變壓器完全對(duì)稱。否則會(huì)）該電路要求二極管和變壓器完全對(duì)稱。否則會(huì)形成控制信號(hào)的泄漏。一般要求泄漏的控制信號(hào)頻形成控制信號(hào)的泄漏。一般要求泄漏的控制信號(hào)頻率分量要比有用信號(hào)頻率分量低率分量要比有用信號(hào)頻率

25、分量低20dB以上以上 ； 4.措施：措施： （1）選用特性相同的二極管；）選用特性相同的二極管；(1-31)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 （2）用小電阻與二極管串聯(lián)，使二極管的等）用小電阻與二極管串聯(lián)，使二極管的等效正、反向電阻彼此接近；效正、反向電阻彼此接近； （3）變壓器中心抽頭要對(duì)稱，分布電容和漏）變壓器中心抽頭要對(duì)稱，分布電容和漏感要對(duì)稱；通常采用雙線并繞或在中心抽頭處感要對(duì)稱；通常采用雙線并繞或在中心抽頭處加平衡電位器；加平衡電位器； （4）為防止電磁干擾，采用屏蔽措施。）為防止電磁干擾，采用屏蔽措施。(1-

26、32)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5.改進(jìn)電路（二極管橋式電路）改進(jìn)電路（二極管橋式電路）輸出電壓為輸出電壓為000)(22112uuuutKuAB(1-33)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 5.2.3二極管環(huán)形電路二極管環(huán)形電路 1.基本電路基本電路(1-34)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 分解電路：分解電路：(1-35)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻

27、電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 2.工作原理工作原理 平衡電路平衡電路1和和2在負(fù)載電路中產(chǎn)生的總電流為在負(fù)載電路中產(chǎn)生的總電流為 其中其中 輸出總電流為輸出總電流為 )()(432121iiiiiiiLLL121)(2utKgiDL121222)(2)2(2utKguTtKgiDDL12122)(2)()(2utKgutKtKgiDDL)()()(222tKtKtK(1-36)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院(1-37)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析

28、信息學(xué)院信息學(xué)院 特點(diǎn)特點(diǎn)0101)()()(22222uutKtKtK1)()(22tKtKtnnttttKtKn2122222) 12cos() 12(2) 1(5cos523cos32cos221)(1)(1-38)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院tnnttttKn212222) 12cos() 12(4) 1(5cos543cos34cos4)()(2tKtUu111cos)5cos(54)5cos(54)3cos(34)3cos(34)cos(4)cos(4121121121121121121UgtUgUgtUgt

29、UgtUgiDDDDDDD表達(dá)式：表達(dá)式：若若(1-39)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 3.特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）在平衡電路的基礎(chǔ)上又消除了輸入信號(hào)）在平衡電路的基礎(chǔ)上又消除了輸入信號(hào)u1的基波分量的基波分量1 ； （2）輸出的組合頻率分量）輸出的組合頻率分量(2n+1) 2 1 的幅的幅度是平衡電路的兩倍。度是平衡電路的兩倍。 （3）若）若2較高，則高次組合頻率分量很容易較高，則高次組合頻率分量很容易濾除，環(huán)形電路更接近理想的乘法器。濾除，環(huán)形電路更接近理想的乘法器。 3.改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： （1）環(huán)形電路每臂用兩個(gè)二

30、極管并聯(lián)；）環(huán)形電路每臂用兩個(gè)二極管并聯(lián)；(1-40)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院圖圖511 實(shí)際的環(huán)形電路實(shí)際的環(huán)形電路u1u2(1-41)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院（2）采用環(huán)形電路組件。）采用環(huán)形電路組件。圖圖512 雙平衡混頻器組件的外殼和電原理圖雙平衡混頻器組件的外殼和電原理圖13572468(a)T1VD4VD1VD2VD35678LO1F34RF12(b)T2(1-42)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理

31、與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5.3差分對(duì)電路差分對(duì)電路 5.3.1單差分對(duì)電路單差分對(duì)電路 1.電路電路(1-43)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 2.傳輸特性傳輸特性 結(jié)論：結(jié)論： （1）ic1、ic2、io與差模輸入電壓與差模輸入電壓u是非線性關(guān)系，是非線性關(guān)系，與恒流源與恒流源I0成線性關(guān)系成線性關(guān)系 ； （2）輸入電壓很小時(shí)，傳輸特性近似為線性關(guān)系；）輸入電壓很小時(shí)，傳輸特性近似為線性關(guān)系；)2tanh(0ToVuIi )2tanh(22001TcVuIIi)2tanh(22002TcVuIIi(1-4

32、4)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院(1-45)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 （3）若輸入電壓）若輸入電壓 u 100mV，電路呈限幅狀態(tài)，電路呈限幅狀態(tài)，兩管接近于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，此時(shí)該電路可作為高速開(kāi)關(guān)、兩管接近于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，此時(shí)該電路可作為高速開(kāi)關(guān)、限幅放大器等電路。限幅放大器等電路。 （4）小信號(hào)應(yīng)用時(shí)的跨導(dǎo)即為傳輸特性線性區(qū)的斜）小信號(hào)應(yīng)用時(shí)的跨導(dǎo)即為傳輸特性線性區(qū)的斜率，表示電路在放大區(qū)的放大能力，即率，表示電路在放大區(qū)的放大能力，即 若若I0隨時(shí)

33、間變化，則隨時(shí)間變化，則gm成為時(shí)變跨導(dǎo)成為時(shí)變跨導(dǎo)gm(t)，可用控可用控制制I0的辦法組成線性時(shí)變電路。的辦法組成線性時(shí)變電路。 （5）若輸入差模電壓為）若輸入差模電壓為000202IVIuigTuomtUu111cos(1-46)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 輸出電流所含頻率分量為輸出電流所含頻率分量為 稱為傅式傅氏系數(shù)。稱為傅式傅氏系數(shù)。 其中：其中：1112015131100) 12cos()(5cos)(3cos)(cos)()2tanh(nnTotnxItxtxtxIVuIittdntxxn11112) 1

34、2cos()cos2tanh(1)(TVUx1(1-47)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 3.差分對(duì)頻譜搬移電路差分對(duì)頻譜搬移電路(1-48)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 由圖可得：由圖可得： 若忽略若忽略u(píng)be3得得 其中：其中：ceebeBERiuu33)1 ()(03cBeBeceoEuIRuREitiecREI 0)2tanh()1 ()2tanh()()(00TAcBTAoVuEuIVutIti(1-49)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻

35、譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 考慮考慮uA 26mV時(shí)，有時(shí)，有 式中有兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積項(xiàng)，所以可構(gòu)成頻式中有兩個(gè)輸入信號(hào)的乘積項(xiàng)，所以可構(gòu)成頻譜線性搬移電路。譜線性搬移電路。TAcBoVuEuIti2)1 ()(0(1-50)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 5.3.2雙差分對(duì)電路雙差分對(duì)電路(1-51)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院125436565600tanh()2tanh()2()tanh()2tanh

36、()2tanh()tanh()22ATATAoTBTABoTTuiiiVuiiiVuiiiVuiiIVuuiIVV(573) (574) (575) （576） (1-52)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院5.4其它頻譜線性搬移電路其它頻譜線性搬移電路 5.4.1晶體三極管頻譜線性搬移電路晶體三極管頻譜線性搬移電路圖圖521 晶體三極管頻譜搬移原理電路晶體三極管頻譜搬移原理電路 EbEcu2u1f0ic(1-53)第五章第五章 頻譜的線性搬移電路頻譜的線性搬移電路高頻電路原理與分析高頻電路原理與分析信息學(xué)院信息學(xué)院 輸出電流輸出電流ic可近似表示為可近似表示為ube的函數(shù)，即的函數(shù)，即 式中，式中， 稱為時(shí)變靜態(tài)工作電流。稱為時(shí)變靜態(tài)工作電流。)()()(121utEfEuufufibbbec nbnbbbbcutEfnutEfutEfutEftEfi1)(31211)(!1)(! 31)(21)()