频谱的线性搬移电路ppt课件 (2).ppt

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1、回顾1、高频电路基础谐振电路：谐振频率，谐振阻抗，Q值，带宽，特性曲线等；单，多回路，抽头回路等。2、高频放大器（小信号、功率）：小信号：甲类工作状态，谐振回路作负载，Y参数模型，共射放大倍数，提高稳定性方法（中和，失配）等；功率：丙类工作状态，谐振回路作负载，图解法，集电极电流是余弦脉冲，功放的三个工作状态，外部特性，馈电等。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。第5章频谱的线性搬移电路5.1非线性电路的分析方

2、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频谱搬移的概念：频谱搬移电路是通信系统最基本的单元电路之一，主要完成将信号频谱从一个位置搬移至另一个位置。频谱搬移的分类：频谱的线性搬移和非线性搬移两大类。图5-1频谱搬移电路（a）频谱的线性搬移;（b）频谱的非线性搬移频谱搬移的原因：信号调制例：幅度调制（调幅）：由信号控制载波的幅度。设载波为：调制电压：则调制信号为：调制信号频谱：结论：单频调幅波包含三个频率分量：，，。调幅的实质是频谱搬移，即把频率为的信号搬移至载波频率附近。单频调制信号频谱5.1非线性电路的分析方法频谱搬移实现要求：电路必须能够产

3、生新的频率成分。频谱搬移实现方法：使用非线性电路。非线性电路的分析方法：级数展开法和时变参数分析法。线性电阻上电压电流波形二极管上电压电流波形一、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: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(5-1)(5-2)式中,an（n=0,1,2,…）为各次方项的系数,由下式确定:(5-3)(5-4)(5-5)式中,Cmn=n！／m！（n-m）！为二项式系数,故下面分别进

4、行分析。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)(5-7)n为奇数n为偶数(5-8)故由（5－8）式可得：单一频率信号作用于非线性电路时，其输出除包含原来频率成分外，还有其多次谐波成分。如果在其输出端加一窄带滤波器，可作为倍频电路。若要使输出包含任意所需频率成分（即在输出有任意频率成分），不能在非线性电路输入端只输入一个单一频率信号来完成。图5-2非线性电路完成频谱的搬移为了便于区别，u1称为输入信号，为要处理的信号，通常占据一定带宽，u2称为参考信号或控制信号，

5、通常为单一频率成分信号（通常频谱搬移电路中有f2>>f1)。由式(5-5)可得，此时除包含两个输入信号成分外，还包括各种乘积项u1n-mu2m3、同时输入两个信号例如：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,利用式（5-7）和三角函数的积化和差公式(5-9)(5-10)通常，把p＋q称为组合分量的阶数。通过以上分解式可得：(1)多个信号作用于非线性电路时，其输出端包含多种频率成分：基波、各次谐波以及各种组合分量，其中绝大多数频率成分是不需要的。(2)在频谱搬移电路中，必须包含选频电路，以滤除不必要的成分。(3)

6、在频率搬移电路中，如何减少无用的组合分量的数目及其强度，是非常重要的。级数展开分析法特点：该方法是一种理论分析方法，适用于一切形式的非线性电路，但不适宜于工程应用。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EQ+u2上对u1用泰勒级数展开,有(5-11)与式（5-2）相对应,有(5-12)若u1足够小,可以忽略式（5-11）中u1的二次方及其以上各次方项,则该式化简为：(5-13)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＝

7、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：（5-14)（5-15）(5-16)令即有两个展开式的系数可直接由傅里叶系数公式求得(5-17)(5-18)可以求得：于是有即频率分量为：(5-20)因此，线性时变电路的输出信号的频率分量仅有中p为0和1、q为任意的组合分量。没有p,q为任意的各组合分量。例5-1一个晶体二极管,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(5-21)（5-22）设u2＝U2cos2t，式中：(5-23)(5-24)其中，、、分别是晶体二极管的静态工作电流

8、、归一化的