频谱的线性搬移电路

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1、第5章频谱的线性搬移电路功能：对信号进行频谱变换，以获得所需频谱的信号频谱搬移电路概述：线性搬移电路：从频域上看，搬移过程中输入信号频谱结构不发生变化——振幅调制、解调电路混频电路非线性搬移电路：从频域上看，搬移过程中输入信号频谱结构发生变化——频率调制、解调电路相位调制、解调电路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本章内容：5.1非线性电路的分析方法频谱搬移产生新的频率分量频谱搬移电路属非线性电路非线性电路分析方法：（1）幂级数展开分析法（2）线性时变电路分析法非线性器件的伏安特性u＝EQ+u1+u2，EQ为静态工作点，u1、u

2、2为两个输入电压在EQ处对f(u)进行泰勒级数展开：5.1.1非线性函数的级数展开分析法——非线性函数令u2=0，令u1＝U1cosω1t——只有一个输入n为奇数n为偶数输出电流包含的频率分量：ω1，nω1——只有一个输入时不能产生任意频率分量新的频率分量令u2=U2cosω2t，令u1＝U1cosω1t——有两个输入时输出电流包含的频率分量：p+q为偶数的组合分量——由n≧p+q的偶数的各次方项产生p+q为奇数的组合分量——由n≧p+q的奇数的各次方项产生当多个输入信号时输出电流包含的频率分量：非线性电路完成频谱的搬移滤除不需要的频率分量三个方面考虑:1）从非线性器件的特性考虑

3、：选择具有平方律特性的场效应管2）从电路考虑：用平衡电路消除一部分无用频率分量3）从输入信号的大小考虑：减小输入信号振幅。以减小高次谐波分量强度大多数情况下需要的是两个输入信号的乘积项u＝EQ+u2+u1，在EQ+u2处将f(u)用泰勒级数展开5.1.2线性时变电路分析法——非线性函数将非线性电路等效为线性时变电路分析法若u1足够小，忽略u1的二次方及以上各次方项时变工作点电流时变跨导时变偏置电压线性时变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输出电流i0包含的频率分量为：—

4、—组合频率分量大大减少因：线性时变电路完成频谱的搬移例1：一个晶体二极管，用指数函数逼近它的伏安特性，即在线性时变工作状态下，上式可表示为——第一类修正贝塞尔函数5.2二极管电路单二极管电路、二极管环形电路、二极管平衡电路应用：振幅调制与解调、混频优点：电路简单、噪声低、组合频率分量少、工作频带宽主要缺点：无增益u1——输入信号u2——控制信号（参考信号）5.2.1单二极管电路U2>>U1，U2>0.5V大信号时，二极管工作在截止区和导通区U2>>Uo，可忽略输出电压uo对回路的反作用将伏安特性折线近似：U2>>U1，uD＝u1+u2，二极管的通断主要由u2控制一般的，Vp较小,

5、有U2>>Vp，可令Vp=0或在电路中加偏压EQ=Vpu2＝U2cosω2t令K(ω2t)为开关函数，在u2正半周时等于1，负半周时为零——为时变电导，受u2控制——线性时变电路因u2＝U2cosω2t，uD＝u1+u2，若u1＝U1cosω1t流过二极管的电流iD中的频率分量：ω1、ω2、2nω2、（2n+1）ω2±ω1（n=0,1,2,…）思考：（1）若滤波器对ω2谐振，带宽为2ω1，谐振电阻为RL则uo中包含的频率分量？uo的表达式？（2）若考虑输出电压的反作用，则uo的表达式？5.2.2二极管平衡电路基本思想：减少单二极管电路中不必要的频率分量1．原理电路设N1=N2，等效

6、电路：忽略输出电压的反作用：2．工作原理uD1=u2+u1U2＞0.5V，U2>>U1，二极管开关主要受u2控制i1、i2在T2次级产生的电流分别为:uD2=u2-u1令u1＝U1cosω1t因：ω1、ω2±ω1、（2n+1）ω2±ω1（n=1,2,3…）输出电流iL中的频率分量：当考虑RL的反映电阻对二极管电流的影响时,思考：（1）若滤波器对ω2谐振，带宽为2ω1，谐振电阻为RL，则uo中包含的频率分量？uo的表达式？（2）若考虑输出电压的反作用，则uo的表达式？平衡电路的另一种形式——二极管桥式电路原理电路：实际桥式电路：二极管平衡电路如图所示，u1及u2的注入位置如图所示，

7、图中，u1=U1COSω1t，u2=U2COSω2t且U2>>U1.求u0(t)的表示式，并与图5－7所示电路的输出相比较.（作业5-4）解：二极管伏安特性为通过原点的理想特性。例：设变压器变比为1：1，忽略负载的影响：当假设负载电阻RL时与图5-7相比较，输出电压中少了ω1的基频分量，而多了ω2的基频分量，同时其他组合频率分量的振幅提高了一倍。5.2.3二极管环形电路(二极管双平衡电路）1．基本电路u2≧0时，VD1、VD2导通VD3、VD4截止u2﹤0时，VD3、