非线性电路和变频器ppt课件.ppt

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1、2021年8月7日1/1255非线性电路、时变参量电路和变频器5.2非线性元件的特性5.3非线性电路分析法5.4线性时变参量电路分析法5.5变频器的工作原理5.1概述2021年8月7日2/125End5.7二极管混频器5.8差分对模拟乘法器混频电路5.9混频器中的干扰5.10外部干扰5.6晶体管混频器5非线性电路、时变参量电路和变频器2021年8月7日3/1255.1概述无线电元件线性元件时变参量元件非线性元件：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压无关。：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压有关。：元件参数按照一定规律

2、随时间变化。2021年8月7日4/125图5.1.1串联电路线性电路时时变线性电感电路时非线性电感电路时描述线性电路、时变参量电路和非线性电路的方程式分别是常系数线性微分方程、变系数线性微分方程和非线性微分方程。5.1概述2021年8月7日5/125End在无线电工程技术中，较多的场合并不用解非线性微分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一些近似分析方法。这些方法大致分为图解法和解析法两类。所谓图解法，就是根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压波形。所谓解析法，就是借助于非线性元

3、件特性曲线的数学表示式列出电路方程，从而解得电路中的电流和电压。5.1概述2021年8月7日6/1255.2非线性元件的特性5.2.1非线性元件的工作特性5.2.2非线性元件的频率变换作用5.2.3非线性电路不满足叠加原理2021年8月7日7/125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5.2.1非线性元件的工作特性2021年8月7日8/125我们

4、知道，在频谱搬移电路中，输出信号的频率成分与输入信号的频率成分不同，因此，要实现频谱搬移，要求电路必须能够产生新的频率成分。根据我们所学知识，线性电路是不能产生新的频率成分的（为什么？），因此要实现频谱搬移，必须使用非线性电路，在非线性电路中，其核心是非线性器件。线性电路的分析方法在非线性电路中是不适用的，它有其特有的分析方法，主要有级数展开发和时变参数分析法等。5.2.1非线性元件的工作特性2021年8月7日9/1255.2.1非线性元件的工作特性图5.2.1线性电阻的伏安特性曲线图5.2.2半导体二极管的伏安特性曲线与线性

5、电阻不同，非线性电阻的伏安特性曲线不是直线。End2021年8月7日10/1255.2.2非线性元件的频率变换作用图5.2.4线性电阻上的电压与电流波形图5.2.5正弦电压作用于二极管产生非正弦周期电流输出电流与输入电压相比，波形不同，周期相同。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。2021年8月7日11/125EndA.传输特性设：则中有：直流分量；基波分量和谐波分量：组合频率分量：“非线性”具有频率变换作用。5.2.2非线性元件的频率变换作用2021年8月7日12/125EndA.传输特性设：则中有：直流分量；基波分量和谐

6、波分量：组合频率分量：“非线性”具有频率变换作用。5.2.3非线性电路不满足叠加原理2021年8月7日13/1255.3非线性电路分析法5.3.1幂级数分析法5.3.2折线分析法2021年8月7日14/125常用的非线性元件的特性曲线可表示为其中式中a0，a1，…，an为各次方项的系数，它们由下列通式表示v=v1+v2，VQ是静态工作点。i=a0+a1v+a2v2+a3v3+…+anvn+…上述特性曲线可用幂级数表示为5.3.1幂级数分析法2021年8月7日15/1255.3.1幂级数分析法从频域考察非线性能够揭示非线性的频率

7、变换作用，因此，选择如下信号作为幂级数的输入电压。将和项展开，可得i=a0+a1v+a2v2+a3v3+…+anvn+…2021年8月7日16/125三角降幂公式直流成分耦次谐波基波、奇次谐波5.3.1幂级数分析法p+q≤n2021年8月7日17/125ω0n最高次数为3的多项式的频谱结构图End5.3.1幂级数分析法2021年8月7日18/1255.3.2折线分析法图5.3.3晶体三极管的转移特性曲线用折线近似信号较大时，所有实际的非线性元件几乎都会进入饱和或截止状态。此时，元件的非线性特性的突出表现是截止、导通、饱和等几

8、种不同状态之间的转换。2021年8月7日19/125图5.3.3折线法分析非线性电路End5.3.2折线分析法2021年8月7日20/125一、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