高频电子线路第6章

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1、第6章幅度调制、解调与变频6.1概述6.2非线性电路的分析方法6.3晶体三极管频谱线性搬移电路6.4振幅调制6.5解调6.6变频6.1概述1.什么叫频谱（率）变换电路？线性放大电路的特点是其输出信号与输入信号具有某种特定的线性关系。从时域上讲,输出信号波形与输入信号波形相同,只是在幅度上进行了放大；从频域上讲,输出信号的频率分量与输入信号的频率分量相同。然而,在通信系统和其它一些电子设备中,需要一些能实现频率变换的电路。这些电路的特点是其输出信号的频谱中产生了一些输入信号频谱中没有的频率分量,即发生了频率分量的变换,故称为频率变换电路。

2、例如，倍频就是将频率较低的信号通过倍频变换成频率较高的信号。又如，调幅波就是将频率很低的音频信号或视频信号调制到高频的幅度上去。再如，检波电路就是将载有音频信号或视频信号还原成音频信号或视频信号。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。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。变容二极管就是一种常用的非线性电容性器件。虽然在线性放大电路里也使用了晶体管这一非线性器件

3、,但是必须采取一些措施来尽量避免或消除它的非线性效应或频率变换效应,而主要利用它的电流放大作用。例如,使小信号放大电路工作在晶体管非线性特性中的线性范围内,在丙类谐振功放中利用选频网络取出输入信号中才有的有用频率分量而滤除其它无用的频率分量,等等。频谱变换电路频谱搬移电路频谱非线性变换电路调幅及解调电路混频电路倍频电路普通调幅及解调电路单边带调幅解调电路双边带调幅解调电路调频电路调频波的解调电路限幅器直接调频电路间接调频电路变容二极管调频电路晶体管振荡器直接调频电路电容话筒调频电路电抗管调频电路斜率鉴频器相位鉴频器比例鉴频器移相乘积鉴频器

4、脉冲均值鉴频器锁相环鉴频器跟相环鉴频器2.分类6.2非线性电路的分析方法频谱搬移电路（a）频谱的线性搬移;（b）频谱的非线性搬移6.2.1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: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（6.1）展开,可得(6.1)(6.2)式中,an（n=0,1,2,…）为各次方项的系数,由下式确定:(6.3)(6.4)(6.5)式中,Cmn=n！／m！（n-m）！为二项式系数,故可见，当非线性

5、器件同时受两个电压作用时，响应电流中存在两个电压的相乘项2a2u1u2。若作用在非线性器件上的两个电压均为余弦信号,即u1＝U1cosω1t,u2＝U2cosω2t,代入式（6.2）,经过计算，可以得到下列结论：1。输出电流中的直流分量，除了由静态工作点所确定的静态分量外，还增加了由于非线性变换而引入的新分量；2。输出电流中包含由下列通式表示的无限多个组合频率分量：(6.6)当p=1,q=1时的频率分量是有用相乘项产生的，而其他组合频率分量是无用相乘项产生的。3。所有组合频率都是成队出现的，如与，与；4。和差频率的出现使非线性器件能够实现

6、频谱搬移，但其中某些频率分量可能落入有用信号频带内而形成干扰。非线性电路完成频谱的搬移6.2.2线性时变电路分析法将式（6.1）在EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有(6.7)与式（6.5）相对应,有(6.8)若u1足够小,可以忽略式（6.7）中u1的二次方及其以上各次方项,则该式化简为(6.9)考虑u1和u2都是余弦信号,u1＝U1cosω1t,u2＝U2cosω2t,时变偏置电压EQ（t）=EQ+U2cosω2t,为一周期性函数,故I0（t）、g（t）也必为周期性函数,可用傅里叶级数展开,得（6.10)（6.11）(6.12)g2c

7、osw2t和u1相乘为有用相乘项,可完成频谱搬移,其余为无用项.两个展开式的系数可直接由傅里叶系数公式求得(6.13)(6.14)线性时变电路完成频谱的搬移6.2.3单差分对电路1.电路基本的差分对电路如图所示。图中两个晶体管和两个电阻精密配对（这在集成电路上很容易实现）。(6.15)差分对原理电路2.传输特性设Ｖ1,V2管的α≈1，则有ic1≈ie2,ic2≈ie2,可得晶体管的集电极电流与基极射极电压ube的关系为(6.16)由式(6.15)，有(6.17)(6.18)(6.19)式中，u=ube1-ube2类似可得(6.20)(

8、6.21)(6.22)双端输出的情况下有(6.23)可得等效的差动输出电流io与输入电压u的关系式(6.24)（1）ic1、ic2和io与差模输入电压u是非线性关系——双曲正切函数关系,与恒流