第5章__频谱的线性搬移电路

合集下载

第5章 频谱的线性搬移电路

第5章  频谱的线性搬移电路

π
2 2 g DU 1 cos(3ω 2 − ω1 )t − g DU 1 cos(3ω 2 + ω1 )t 3π 3π 2 + g DU 1 cos(ω 2 + ω1 )t −
π
2 2 + g DU 1 cos(5ω 2 − ω1 )t + g DU 1 cos(5ω 2 − ω1 )t + ⋅ ⋅ ⋅ 5π 5π
VD iD
i
+ - + -
2011-12-7

u1 H(jω) u2 uo
gD

0
u
9
第5章 频谱的线性搬移电路
分析方法: 分析方法:用时变分析方法。 假定u1<<u2,则二极管工作状态由u2控制。这时二极管用一 个受u2控制的开关来等效: u2 ≥ 0 g DuD iD = u2 < 0 0 假设u 2 = U 2 cos ω 2t ⇒
Hale Waihona Puke 举例:平衡电路的另一种实用形式——二极管桥式电路。 举例: 特点是省去了带中心抽头的变压器。 图(a) 原理电路;图(b)实际电路 当u2>0,四个二极管截止,uAB=u1; 当u2<0,四个二极管导通(AB短路),uAB=0。 所以,输出电压为uo=uAB=K(ω2t)u1。
2011-12-7
17
第5章 频谱的线性搬移电路
考虑负载电阻的反作用: 考虑负载电阻的反作用:负载电阻对电流的影响,用反映 电阻来描述。 (1)变压器次级负载为宽带电阻(纯电阻)RL。 初级两端反映电阻为4RL,D1、D2支路均为2RL 。
1 gD g= ⇒ iL = 2 gK (ω2t )u1 = 2 K (ω2t )u1 1 / g D + 2 RL 1 + 2 g D RL

第5章-频谱的线性搬移电路

第5章-频谱的线性搬移电路

一、非线性函数的级数展开分析法
1、非线性函数的泰勒级数 非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数来表示:
i f (u)
(5-1)
式中, u为加在非线性器件上的电压。一般情况下,
u=EQ+u1+u2, 其中EQ为静态工作点, u1和u2为两个输入电 压。用泰勒级数将式(5-1)展开, 可得
i a0 a1(u1 u2 ) a2 (u1 u2 )2 an (u1 u2 )n
3、正弦波振荡器
反馈式振荡器的平衡条件,三点式振荡器的起振判断条件,电路 结构,克拉泼,西勒电路的计算,晶体振荡器的特点等。
下面学习频率变换电路电路,包括频谱的线性搬移和非线 性搬移电路及其应用。
《高频电子线路》
1
第5章 频谱的线性搬移电路
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
即有
i I0(t) g(t)u1
(5-14)
可见,非线性器件的输出电流与输入电压的关系类似于线 性系统,但其系数却是时变的,故叫做线性时变电路。
2、线性时变参数分析法的应用
考虑u1和u2都是余弦信号, u1=U1cosω1t, u2=U2cosω2t, 故I0(t) 、g(t)也为周期性函数,可用傅里叶级数展开,得:
I0 (t) f (EQ U2 cos2t) I00 I01 cos2t I02 cos 22t (5-15) g(t) f (EQ U2 cos2t) g0 g1 cos2t g2 cos 22t (5-16)
《高频电子线路》
16
第5章 频谱的线性搬移电路
两个展开式的系数可直接由傅里叶系数公式求得

高频电子线路 第五章 频谱的线性搬移电路

高频电子线路 第五章  频谱的线性搬移电路
凡是 p + q 为偶数的组合分量,均由幂级数中n 为偶数且 大于等于 p + q 的各次项产生的;
凡是 p + q 为奇数的组合分量,均由幂级数中n 为奇数且 大于等于 p + q 的各次项产生的;
当的幅度较小时,组和分量的强度随 p +q 的增大而减小。
结论:
①.当多个信号作用于非线性器件时,通过非线性 作用,输出端所含分量为:
结论:
① .倍频作用。在非线性器件的输入端加单一频率 信号时,输出端除了有输入信号频率之外,还有 输入信号的各次谐波—非线性电路的倍频作用。
②.平方律波作用。输出的直流分量1/2 C2U2,其 大小与正弦分量的振幅平方成正比关系—检出正 弦波的振幅变化。
B. 有两个输入信号作用的情况
如图5-2所示,若作用在非线性器件上的两
其以上各次方项,则该式化简为
i f (EQ u2 ) f (EQ u2 )u1
(5-13)
与u1无关的系数
u2都随时间变化
i I0(t) g(t)u1
(5-14)
考虑到 u1和 u2 都是余弦信号, u1=U1cosω1t
u2
= U2cosω2t ,时变偏置电压 EQ(t)= EQ+U2cosω2t为一周期
u2)u12
1 n!
f
(n) (EQ
u2 )u1n
(5-11)
与式(5-5)相对应,有
f (EQ u2 ) anu22
n0
f (EQ u2 ) nanu2n1
n 1
f (EQ u2 ) 2! Cnm2anu2n2
n2
(5-12)
若u1 足够小,可以忽略式(5-11)中 u1 的二次方及

第五章频谱的线性搬移电路讲解

第五章频谱的线性搬移电路讲解

非线性器件,并选择静态工作点使其工作于接近平方律
的区域。
iD
I DSS (1
uGS VP
)2
iD / mA IDSS
8
6
4
-2
Q 2
-2
-1
VP
0 uGB
(a)
信息学院
结束
(1-10)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
(2)从频谱搬移电路考虑,采用多个非线性器件组成平衡 电路,抵消一部分无用的组合频率分量。 (3)从输入信号的大小考虑,应减小输入信号的幅度,以 便有效地减小高阶相乘项产生的组合频率分量的强度。
i f (EQ u1 u2 )
f (EQ u2 ) f (EQ u2(1-12)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析

式中f(EQ+u2)是当输入信号u1=0时的电流,称
为时变静态电流或时变工作点电流,f′ (EQ+u2)称为
时变增益或时变电导。

所谓时变是指f(EQ+u2)和 f′ (EQ+u2)与u1无关,
• 为二项式系数,故
n
i
C
m n
u1n
m
u
m 2
n0 m0
• 令 u2 0 u1 U1 cos1t
i
anu1n
anU
n 1
c osn
1t
n0
n0
bnU
n 1
c os n1t
n0
信息学院
结束
(1-6)
第五章 频谱的线性搬移电路
高频电路原理与分析
• 结论:
• 1. 当单一频率信号作用于非线性器件时,在输出电 流中不仅包含了输入信号的频率分量ω1,而且还包含 了该频率分量的各次谐波分量n ω1(n=2,3,…), 可用于倍频电路。

第五章频谱的线性搬移电路资料

第五章频谱的线性搬移电路资料

第五章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法
非线性器件的伏安特性: i f (u) f (UQ u1 u2 )
UQ为静态工作点,u1、u2为两个输入电压。将函数在UQ展开有:
i a0 a1(u1 u2 ) a2 (u1 u2 )2 an (u1 u2 )n
c os32t
3 4
a3U12U 2
c os21
2
t
3 4
a3U12U 2
c os21
2
t
3 4
a3U1
U
2 2
c os22
1 t
3 4
a3U1
U
2 2
c os22
1 t
5
模模 拟拟 电电 子子 线线 路路
第五章 频谱的线性搬移电路
除了基波分量外,产生了新的频率分量。
谐波分量 组合频率分量
21, 22 , 31, 32 , ...
1 2 , 1 22 , 21 2 , ...
频率分量特性
p1 q2
pqn
(p和q为包括零在内的正整数)
偶次频率分量(包括直流、偶次谐波、和p+q为偶数) 只和幂级数偶次项系数有关;奇次频率分量只和奇次项系
数有关。
m次频率分量,其振幅只和幂级数中m次项的系数有关。
• 所有的频率分量总是成对出现的: p1 q2
• 时变参量元件:非线性电阻的参量 i
(电导)取决于大信号,而与小信号
无关。若大信号是时变的,则元件的
参量(电导)也是时变的,称为时变
参量元件。
v
• 时变参量电路:含有时变参量元件的 电路称为时变参量电路,也可称为时

频谱的线搬移电路

频谱的线搬移电路
50 200 150 2 1 350 200 150 2 1
电流中所含的频率分量
1,2,31,32,21 2,22 1
不能出现50 kHz和 350 kHz的频率成分
《高频电路原理与分析》第5源自 频谱的线性搬移电路5.1.2 线性时变电路分析法
i f u f EQ u1 u2
1,2 ,3,21,22 ,23,31,32 ,33, 1 2 ,2 3,3 1 21 2 ,21 3,22 3 22 1,23 1,23 2 1 2 3
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
例: 若非线性器件的伏安特性幂级数表示i=a0+a1u+a3u3 ,式中 a0、a1、a3是不为零的常数,信号u是频率为150 kHz和 200 kHz的两个正弦波,问电流中能否出现 50 kHz和 350 kHz的频率成分?为什么?
2.滤波器具有选频的功能,即从前级频率产生电路输出的 众多频谱中选出所需的频率,并且滤掉多余的频率成分
3.不同的功能电路对输入输出的频谱要求不同。
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移的数学模型 幂级数展开法和线性时变分析法
非线性器件 二极管、三极管、场效应管、集成模拟乘法器
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法
非线性器件的伏安特性
i f (u) u EQ u1 u2
i
an
用泰勒级a数n 展n开1!
d
n f (u dun
)
a0 a1(u1 u2 ) a2(u1 u2 )2 n
(u u )
n
1n0d n!

第五章 频谱的线性搬移

第五章   频谱的线性搬移

有用分量
2a2u1u2 a2U1U 2 cos 1 2 t a2U1U 2 cos 1 2 t
第 5章
16
频谱搬移通过提取两个信号的和频与差频实现。实现理想乘法 运算,减少无用组合频率数目和强度是重要目标。 (1)从非线性器件的特性考虑:选用具有平方律特性的场效应管; 选择器件工作特性接近平方律的区域。 (2)从电路考虑,采用平衡等措施,抵消无用分量,加强有用分量。 (3)从输入信号大小考虑,限制输入信号振幅,减小高阶项强度。
第五章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
信息科学技术学院 电子信息科学与技术系
高频电子线路
第 5章
1
概述
频谱搬移电路:将输入信号进行频谱变换,获得具有所需 频谱的输出信号,分为线性搬移电路和非线性搬移电路。 线性搬移电路:频谱搬移前后的频率分量的比例关系不变。 例如:幅度调制与解调,混频电路等。
u1
非线性 器 件 u2
滤波器
滤除无 用分量
n
uo
有用 信号
信号i f u
a u
n 0 n

1
u2 包含频率组合分量为:
p ,q p1 q2
经滤波器滤除无用分量后,有用频率分量(和频与差频分量)为
1,1 1 2 ,此时p=q=1
该频率分量由二个信号的二次乘积项/交叉项产生:
f U Q u1 u2
式中, u 为加在非线性器件上的电压,其中 UQ 为 静态工作点, 用泰勒级数将上式在静态工作点UQ展开:
i a0 a1 u1 u2 a2 u1 u2 an u1 u2

第5章频谱的线性搬移电路资料

第5章频谱的线性搬移电路资料
第5章 频谱的线性搬移电路
引言
前面在分析高频电路基础上介绍了: 1、高频放大器(小信号、功率) 2、正弦波振荡器
下面将介绍另一类电路:频率搬移与控制电路,包括: 1、线性搬移及应用(5、6章):主要用于幅度调制与解调、
混频等 2、非线性搬移及应用(7章):频率调制与解调、相位调
制与解调 3、反馈控制(8章):包括AGC、AFC、APC(PLL)
《高频电子线路》
11
第5章 频谱的线性搬移电路
二、 线性时变电路分析法 1、线性时变参数分析法的原理 对式(5-1)在UQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有
i f (UQ u1 u2 )
f
(UQ
u2 )
f
(UQ
u2 )u1
1 2!
f
(UQ
u2 )u12
1 n!
f
(n) (UQ
u2 )u1n
n
i
anCnmu1nmu2m
n0 m0
(5-5)
下面分别进行分析。
《高频电子线路》
6
第5章 频谱的线性搬移电路
2、只输入一个余弦信号时
先来分析一种最简单的情况。令u2=0,即只有一个输入信
号,且令u1=U1cosω1t,代入式(5-2),有:
(5-6)
i anu1n anU1n cosn 1t
1、非线性函数的泰勒级数
非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数来
表示:
i f (u)
(5-1)
式中,u为加在非线性器件上的电压。一般情况下,
u=UQ+u1+u2,其中UQ为静态工作点,u1和u2为两个输入 电压。用泰勒级数将式(5-1)展开,可得

第5章 频谱的线性搬移电路

第5章 频谱的线性搬移电路

i bnU1n cos n1t
n 0

(5―8)
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
下面我们再用一个稍微复杂一些的例子来说明幂级数分析法 的具体应用。
设非线性元件的静态特性曲线用下列三次多项式来表示:
i b0 b1 (u EQ ) b2 (u EQ ) b3 (u EQ )
1 2 , 1 2 , 1 22 , 1 22 ,21 2 ,21 2
(2)由于表示特性曲线的幂多项式最高次数等于三,所以 电流中最高谐波次数不超过三,各组合频率系数之和最高也 不超过三。一般情况下,设幂多项式最高次数等于n,则电流 中最高谐波次数不超过n; 若组合频率表示为: p 则有:
2
3
加在该元件上的电压为:
u EQ U1 cos 1t U 2 cos 2t
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:
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
1 1 2 2 i b0 b2U1 b2U 2 返回1 2 2 3 3 3 2 返回2 (b1U1 b3U1 b3U1U 2 ) cos 1t 4 2 3 3 返回3 3 2 (b1U 2 b3U 2 b3U1 U 2 ) cos 2t 4 2 1 1 2 2 b2U1 cos 21t b2U 2 cos 22t 2 2 b2U1U 2 cos(1 2 )t b2U1U 2 cos(1 2 )t 1 1 3 3 b3U1 cos 31t b3U 2 cos 32t 4 4 3 3 2 b3U1 U 2 cos( 21 2 )t b3U12U 2 cos( 21 2 )t 4 4 3 3 2 2 b3U1U 2 cos(1 22 )t b3U1U 2 cos(1 22 )t 4 4

第5章__频谱的线性搬移电路

第5章__频谱的线性搬移电路
(5―9)
依此可以推断,输出电流i中将包含下列通式表示的无限 多个频率组合分量
p ,q p1 q2
(5―10)
第5章 频谱的线性搬移电路
p ,q p1 q2
(5―10)
式中,p,q=0、1、2 …,称p + q为组合分量的阶数。 综上所述,当多个信号作用于非线性器件时,其输出 端不仅包含了输入信号的频率分量,还有输入信号频率的 各次谐波分量(pω 1、qω 2、rω 3…)以及输入信号频率的 组合分量(± pω1 ± qω2 ± rω3 ± …)。
n 0
n 0
n为偶数
n为奇数

i bnU1n cos n1t
n 0
式中,bn为an和cosnω 1t的分解系数的乘积。
可见,当一个单一频率(ω 1)的信号作用于非线性器件时,在输 出电流中不仅有ω1成分,还有nω1(n=2,3,…)分量(新频率分量)。
第5章 频谱的线性搬移电路
(2) 当u1、u2都不为零时,输出电流中不仅有两个输入
第5章 频谱的线性搬移电路
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
第5章 频谱的线性搬移电路
频谱搬移:指对输入信号进行的频谱变换(产生新的 频率分量),以获得具有所需频谱的输出信号。 频谱的线性搬移:搬移前后各频率分量的比例关系不
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法 非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数来表示:
i f (u )
式中,u为加在非线性器件上的电压。一般情况下, u=EQ+u1+u2,其中EQ为静态工作点,u1和u2为两个输入电压。

高频电路原理与分析 第六版第5章

高频电路原理与分析 第六版第5章
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路 思考题与习题
在通信系统中,频谱搬移电路是最基本的单元电路。 振幅调制与解调、频率调制与解调、相位调制与解调、混 频等电路,都属于频谱搬移电路。它们的共同特点是将输 入信号进行频谱变换,以获得具有所需频谱的输出信号。
Cnk cos(n 2k )x
cosn
x
k 0
1 (n1)
1
2n1
2 k 0
Cnk cos(n 2k)x
n为偶数
n为奇数
(5-7)
式(5 -6)变为
i bnU1n cosn1t
(5-8)
n0
式中,bn为an和cosnω1t的分解系数的乘积。由上式可以看出,
当单一频率信号作用于非线性器件时,在输出电流中不仅包含
与线性电路比较,非线性电路涉及的概念多,分析方法 也不同。非线性器件的主要特点是它的参数(如电阻、电容、 有源器件中的跨导、电流放大倍数等)随电路中的电流或电压 变化,也可以说,器件的电流、电压间不是线性关系。因此, 大家熟知的线性电路的分析方法已不适合非线性电路(特别是 线性电路分析中的齐次性和叠加性),必须另辟非线性电路的 分析方法。
本章在讨论频谱线性搬移数学模型的基础上,着重介绍 频谱线性搬移的实现电路,以便为第 6 章介绍振幅调制与解 调、混频电路打下基础。
图 5-1 频谱搬移电路 (a) 频谱的线性搬移; (b) 频谱的非线性搬移
5.1 非线性电路的分析方法
在频谱的搬移电路中,输出信号的频率分量与输入信号的 频率分量不尽相同,会产生新的频率分量。由先修课程(如 “电路原理”、“信号与系统”、“模拟电子线路分析基础” 等)已知,线性电路并不产生新的频率分量,只有非线性电路 才会产生新的频率分量。要产生新的频率分量,必须用非线性 电路。在频谱的搬移电路中,输出的频率分量大多数情况下 是输入信号中没有的,因此频谱的搬移必须用非线性电路来完 成,其核心就是非线性器件。

第5章 频谱的线性搬移电路1

第5章  频谱的线性搬移电路1
iD = g D K (ω2t )(u1 + u2 )
2 2 1 2 = g D + cos ω 2t − cos 3ω 2t + cos 5ω 2t − ⋅ ⋅ ⋅ (U1 cos ω1t + U 2 cos ω2t ) 3π 5π 2 π
高频电子线路 ——第5章 频谱的线性搬移电路 第
高频电子线路 ——第5章 频谱的线性搬移电路 第
本章内容: 本章内容: 5.1 5.2 5.3 5.4 非线性电路的分析方法 二极管电路 差分对电路 其它频谱线性搬移电路 其它频谱线性搬移电路
高频电子线路 ——第5章 频谱的线性搬移电路 第
非线性电路的分析方法 5.1 非线性电路的分析方法
令u1=U1cosω1t
iL = g DU1 cos ω1t + − 2
π
g DU1 cos(ω 2 + ω1 )t +
2
π
g DU1 cos(ω 2 − ω1 )t
2 2 g DU1 cos(3ω 2 + ω1 )t − g DU1 cos(3ω 2 − ω1 )t + ⋅⋅⋅ 3π 3π
频率分量: 输出电流i 中的频率分量 输出电流 L中的频率分量: ω1、 ω2±ω1 、(2n+1)ω2±ω1(n=1,2,3…) ) )
时变偏置电压 线性时变
i ≈ f ( EQ + u2 ) + f ′( EQ + u2 )u1
时变工作 点电流 时变跨导
i = I 0 (t ) + g (t )u1
高频电子线路 ——第5章 频谱的线性搬移电路 第
u1=U1cosω1t,u2=U2cosω2t, , , EQ(t)=EQ+U2cosω2t 为周期性函数 ) 故I0(t)、g(t)也必为周期性函数 ) () 用傅里叶级数展开

第五章频谱线性搬移电路

第五章频谱线性搬移电路

第五章频谱线性搬移电路
6
第5章 频谱的线性搬移电路
一、 非线性函数的级数展开分析法
分析:(2)有两个信号u1和u2作用于非线性器件
i
Cp,qcos(p1+q2)t
p q
组合频率有ω p, q=|±pω1±qω2|
这些组合频率分量产生的规律:
①凡是 p+q 为偶数的组合分量,均由幂级数中 n 为偶数且大
I0(t)f(U QU 2cos 2t) I0 0 I0 1 c o s 2 t I0 2c o s2 2 t
时变电导或跨导:
g(t)f(U QU 2cos 2t) g 0 g 1c o s 2 t g 2c o s2 2 t
第五章频谱线性搬移电路
10
二、线性时变电路分析法
第5章 频谱的线性搬移电路
an(u1u2)n
1dnf(u)
an
n!
dun
n1!f(n)(UQ)
n0
n
uUQ
i
anCnmu1n-mu2m
n0 m0
第五章频谱线性搬移电路
4
第5章 频谱的线性搬移电路
一、 非线性函数的级数展开分析法
n
i an(u1u2)n Cnm u1n-m u2m
n0
n0 m 0
分析:(1)u2=0,即只有一个输入信号,令u1=U1 cosω1t
在线性时变工作状态下,上式可表示为
(5―21)
式中
第五章频谱线性搬移电路
将u1=0时的电压 代入i 得到
将u1=0时的电压代 入i 求导得到
12
第5章 频谱的线性搬移电路
第二节 二 极 管 电 路
二极管电路的优点: 电路简单、噪声低、组合频率分量少、工作频带宽等。

[工学]第5章 频谱的线性搬移电路

[工学]第5章  频谱的线性搬移电路
1 π I 0k f ( EQ U 2 cos2t ) cosk2td2t π π n f ( EQ u2 ) anu2 n 2 n k 1 n 0 1 C2 a U k 0,1,2, nk 2 nk 2 2 n k 1 n 0 2
假设u2 U 2 cos2t
g D uD iD 0
2n / 2 2t 2n / 2 2n / 2 2t 2n 3 / 2
(u2正半周) (u2负半周)
简化表示 :iD g(t )uD gD K (2t )uD
线性时变函数表示 : iD g D K (2t )u2 g D K (2t )u1 I 0 (t ) g (t )u1 I 0 (t ) g D K 2t u2 g (t )u2 g D K 2t U 2 cos2t
2019/1/29
15
若u1=U1cosω1t,则有
2019/1/29
11
1、单二极管电路 将输入信号u1和控制信号u2相加作 用于非线性二极管上,流过二极管 的电流会产生各种组合频率分量, 由滤波器H(jω)取出所需要的频率分 量,就完成频谱搬移功能。 二极管的特性曲线: 大信号(大于0.5V) 工作近似用折线来表示。 通常假设导通电压为0。 二极管的跨导:gD 二极管上的压降:uD=u1+u2。
2 2 1 2 iD g D cos2t cos32t cos52t uD 3π 5π 2 π
时变电导 : g (t ) g D K (2t ) 2 2 1 2 g D cos2t cos32t cos52t 3π 5π 2 π
Q
2019/1/29

第5章 频谱的线性搬移电路

第5章  频谱的线性搬移电路

第5章 频谱的线性搬移电路
由前已知,U2>>U1,而uD=u1+u2,可进一步 认为二极管的通断主要由u2控制,可得
g D uD iD = 0 u2 ≥ V p u2 < V p
(5―30)
一般情况下,Vp较小,有U2>>Vp,可令Vp=0(也可在 电路中加一固定偏置电压Eo,用以抵消Vp,在这种情况下, uD=Eo+u1+u2),式(5―30)可进一步写为
n =1

(5―26)
1 ϕ n ( x2 ) = 2π
∫π

π
e x2 cos ω2t cos nω 2tdω 2t
是第一类修正贝塞尔函数。因而
I 0 (t ) = I Q [ϕ 0 ( x2 ) + 2∑ ϕ n ( x2 ) cos nω 2t ]
n −1 ∞

g (t ) = gQ [ϕ 0 ( x2 ) + 2∑ ϕ n ( x2 ) cos nω 2t ]
《高频电路原理与分析》
第5章 频谱的线性搬移电路
频率变换电路属于非线性电路, 其频率变换功能 应由非线性元器件产生。 在高频电子线路里, 常用的 非线性元器件有非线性电阻性元器件和非线性电容 性元器件。 前者在电压—电流平面上具有非线性的 伏安特性。如不考虑晶体管的电抗效应, 它的输入特 性、转移特性和输出特性均具有非线性的伏安特性, 所以晶体管可视为非线性电阻性器件。 后者在电 荷—电压平面上具有非线性的库伏特性。变容二极管 就是一种常用的非线性电容性器件。
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法 非线性器件的伏安特性,可用下面的非线性函数 i = f (u ) 来表示: 式中,u为加在非线性器件上的电压。一般情况 下, u=EQ+u1+u2,其中EQ为静态工作点,u1和u2为两 个输入电压。用泰勒级数将式(5―1)展开, 可得
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第5章 频谱的线性搬移电路
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法 5.2 二极管电路 5.3 差分对电路 5.4 其它频谱线性搬移电路
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1 非线性电路的分析方法
➢非线性:时域上不是线性关系,频域上为 频 谱搬移。二极管,三极管等。 ➢选频电路:完成所需信号的选取。 ➢频谱搬移电路:线性搬移电路和非线搬移电路。 ➢非线性器件:二极管,三极管,场效应管,模拟 乘法器等。 ➢分析方法:幂级数展开法和线性时变电路分析 方法。
g(t) f / (EQ U2 cos w2t) g0 g1 cos w2t g2 cos 2w2t ...... (5―16)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢其展开式的系数可直接由傅里叶系数公式求 得:
I00
1
2
f (EQ U2 cos2t)d2t
Ik1
1
f (EQ U2 cos2t) cos k2td2t
➢1. 控制信号u2=U2cosw2t,U2>>U1
➢2. U2>0.5V ➢3. 忽略输出电压u。对回路的反作用。
则加在二极管两端的电压uD:
uD u1 u2
(5―28)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢ 二极管工作状态:截止区(cut off region)和导通区 (conduction region)。伏安特性(current voltage characteristic)
n
i
an Cn mu1nmu 2 m
n0 m0
(5―5)
其中:Cnm=n!/m!(n-m)!为二项式系数。
第5章 频谱的线性搬移电路
➢令u2=0, u1=U1cosω1t,则有:
i
a0
i
aan1((nuu11 0auun22 )u)n1na2(u1n0ua2 )n2U1n
an
cos
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1.1 非线性函数的级数展开分析法
➢ 非线性器件的伏安特性:
i f (u)
(5―1)
其中:u=EQ+u1+u2;EQ:静态工作点;u1和u2为两个输
入电压。
➢ 泰勒级数展开得:
i a0 a1(u1 u2 ) a2 (u1 u2 )2 an (u1 u2 )n
➢ 二极管可等效为一个受控开关,控制电压就是 u:
iD
g DuD 0
uD Vp uD Vp
➢线性时变电路公式: i I0 (t) g(t)u1
➢线性时变工作状态:具有上式的工作状态。
第5章 频谱的线性搬移电路
➢如果:u1=U1cosω1t, u2=U2cosω2t EQ(t)=EQ+U2cosω2t
则 I0(t)、g(t)必为周期性函数,可用傅里叶级数展开, 得:
I0 (t) f (EQ U2 cos w2t) I00 I01 cos w2t I02 cos 2w2t .....(. 5―15)
➢简化得:(前提:u1Q u2 ) f (EQ u2 )u1 (5―13)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢分析: ➢时变系数:f(EQ+u2) , f /(EQ+u2)是u2的函数, 随时间而变化。 ➢时变静态电流:I0(t)= f(EQ+u2) ➢时变电导:时变增益、时变跨导。 g(t)= f /(EQ+u2)。
i f (EQ u1 u2 )
f
( EQ
u2 )
f (EQ
u2 )u1
1 2!
f (EQ
u2 )u12
1 n!
f
(n) (EQ
u2 )u1n
(5―11)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢各项系数: f (EQ u2 ) anu2 n n0 f ' (EQ u2 ) nanu2 n1 n 1 f ' ' (EQ u2 ) 2! Cn m2 anu2 n2 n2 . . .
n(uw1 1tu2
)n
(5―6)
n0
n 1
cosn
x
1 2n
n
[Cn 2
n1
2
Cnk
k 0
cos(n
2k ) x]
1
2n1
2
Cnk
k 0
cos(n
2k ) x]
n为偶数
(5―7) n为奇数
i
bnU1n cos n1t
n0
(5―8)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢结论:
➢ 单输入单频信号:输入一单频信号,输出为其 谐波分量信号。设计倍频器。
(diode circuit)
5.2.1 单二极管电路 ➢ 二极管:通信设备中常用器件,混频电路,振幅
调制解调等应用。
➢ 单二极管电路原理电路:u1:输入信号, u2:控制 信号(参考信号), H(jw):滤波器的传输函数。
➢ 大信号状态:输入电压信号振幅大于0.5V。
第5章 频谱的线性搬移电路
➢ 条件:
g0
1
2
f (EQ U2 cos2t)d2t
gk
1
f (EQ U2 cos2t) cos k2td2t
k 1, 2,3, k 1, 2,3,
第5章 频谱的线性搬移电路
➢从上式可知,线性时变电流频率分量为:
q2 q2 1
(5―20)
第5章 频谱的线性搬移电路
5.2 二极管电路
(5―2)
an (u1 u2 )n
n0
(泰勒级数)
第5章 频谱的线性搬移电路
➢ an(n=0,1,2,…)为各次方项的系数,由下式确
定:
an
1 d n f (u) n! du n
|u EQ
1 n!
f
(n) (EQ )
(5―3)
n
m
(u1 u2 ) n
Cn u1nmu 2 m
m0
(5―4)
cos x cos y 1 cos(x y) 1 cos(x y)
2
2
pq p1 q2
➢多个输入信号,其输出信号不仅含有输入信号的 频率,而且还有各次谐波分量以及输入信号频率 的组合分量。
➢选频网络:滤除无用信号,输出所需频率信号。
第5章 频谱的线性搬移电路
5.1.2
➢对式(5―1)在EQ+u2点上对u1用泰勒级数展开, 有:
➢ 双输入信号:完成频谱的搬移。 u1=U1cosω1t,
u2=U2cosω2t ,u1:输入信号, u2:控制信号 (参考信号)。六端(三口)网络。
➢ 双输入信号作用于非线性器件:大量的乘积项。
n
i
anCn mu1nmu2 m
n0 m0
第5章 频谱的线性搬移电路
➢非线性器件输出信号:无限个频率分量组成。
相关文档
最新文档