通信电路笫4章 非线性电路及其分析方法.ppt

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1、笫4章非线性电路及其分析方法本章主要内容4.1非线性电路的基本概念与非线性元件4.1.1非线性电路的基本概念4.1.2非线性元件及其特性4.1.3非线性元件的描述方法4.2非线性电路的分析方法4.2.1幂级数分析法4.2.2折线分析法（含哪些频率分量，幅度多大）4.3、非线性电路的应用举例及高频功率放大器4.3.1C类谐振功率放大器4.3.2D类和E类功率放大器4.3.3倍频器4.3.4模拟相乘器4.4、时变参量电路与变频器14.3非线性电路的应用及高频功率放大器在通信电路中，非线性电路的应用：（1）实现信号频谱的线性变换－－第四、六章将信号频谱无失真地在频率

2、轴上搬移如混频和调幅、检波过程，称为频谱的线性变换。（2）实现信号频谱的非线性变换－－第四、六章输出和输入信号频谱间具有非线性关系。如倍频器的输入信号频率，而输出信号频率，为正整数。又如，角度调制过程也属于频谱的非线性变换。（3）实现时变参量电路这是非线性电路的一种特殊应用。（4）实现高效率功放2高频功率放大器高频功率放大器用于发射机的末级，将已调信号放大到所需要的功率值，送到天线发射。高频功率放大器与小信号放大器的区别要求输出大的功率－－在给定的电源电压下，会有相当大的工作电流。集电极馈电：一般是电源通过高频扼流圈或变压器线圈加至集电极。共射接法（有电流增益

3、），而且发射极引线尽可能短（减小引线电感）。必须有阻抗（变换）匹配网络。功率放大器要求高的效率A、B、C、D、E、F类功率放大器的设计均围绕着提高效率展开的3高频功率放大器分类按晶体管导通情况分按晶体管等效电路分按线性与非线性分A类：B类C类（一般60-70）A、B、C类：输入正弦波，晶体管等效为受输入信号控制电流源。D、E、F类：输入为方波，晶体管等效为受输入信号控制开关，导通角为A、Ｂ类：线性功放，（B类电路接成推挽形式）C、D、E、F类：非线性功放，负载是谐振电路为半导通角功率放大器一般分：A、B、C、D、E静态工作点选择示意图4功率放大器的主要性能

4、指标输出功率、效率、线性、功率增益、带外的寄生输出衡量线性度：三阶互调截点IP3，1dB压缩点、谐波、邻道功率比（非线性引起的频谱再生对邻道的干扰程度）。保证高的效率和大的功率是高频功放设计的核心。对于线性要求高的功率放大器，非线性失真系数则成为重要的指标。－－牺牲效率保证线性。功率放大器中的非线性有诸多危害（频域）产生新的频率分量，干扰有用信号，改变信号频谱，展宽频带；（时域）放大器增益和输入幅度有关，使输出信号的包络发生变化，引起波形失真；非线性电抗部件可将幅度变化转移到相位变化中，干扰已调波的相位。5A类功率放大器必须设置合适的静态工作点，它们分别是管子

5、所能承受的最大漏源电压和漏极电流。电路中尽量减小不必要的直流损耗，用高频扼流圈代替集电极直流负载电阻。最大输出功率电源供给功率最大集电极效率（为保证良好的线性，应远离非线性区，避免管子接近饱和与截止，只能减小输出信号功率，实际上）A类功放是以效率为代价来提供线性度的。6B类功率放大器工作原理有两个反相工作的单管B类放大器构成。可以不要有失真（交越失真）--采用AB类理论上74.3.1C类功放－谐振功率放大器电路的特点：电路的静态工作点是选在接近截止点，或选择在小于截止点的负偏置区。消除由静态工作点带来的无用功耗，提高效率。输入、输出端通过变压器线圈馈电。本电路

6、都采用串馈（直流、交流与管子三者是串联连接的）以谐振回路为负载，考虑了选频与匹配（满足输出所要求的功率时的最佳电阻。）下图所示是谐振功率放大器的电原理图。8C类功放的等效电路以电压控制电流源等效晶体管的作用图（b）为控制特性LC、等效晶体管的负载，为包括、晶体管的输出电阻和回路损耗的总折合值。图（c）负载阻抗的模随频率变化的关系9C类功放工作原理其中，为阈电压，g为时直线段的斜率，为偏置电压。折线分析法示意图返回10利用关于折线分析法的结果，可得出集电极电流的表示式为：当输入信号为足够大时，集电极电流出现尖顶余弦脉冲，如折线图所示。偏置电压为，确定静态工作点。

7、工作点处在截止区，静态时无集电极电流。C类功放工作原理（续）电路的工作过程：集电极电流余弦脉冲可以展开成傅立叶级数：11C类功放输出电压与集电极电流波形不同放大器的负载阻抗是频率的函数，只有角频率为的电流分量可以在负载上建立余弦电压。因为最大。将余弦脉冲基波分量分解系数的表示式，即代入上式，则可得谐振功率放大器输出电压的表示式谐振功率放大器激励电压是余弦电压，但基极电流和集电极电流只是余弦信号的一部分，称为余弦电流脉冲，而输出电压又是与激励电压同频的余弦电压。这是谐振功率放大器不同于一般线性功率放大器的特点。谐振功放集电极电压波形与集电极电流波形不同。包括、晶

8、体管的输出电阻和回路损耗的总折合值。1