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1、主要要求 了解非线性器件的相乘作用 掌握二极管双平衡相乘器电路及其工作原理 理解非线性器件的线性时变工作状态和开关工作状态 理解模拟相乘器电路及其工作原理 5 2相乘器电路 5 2 1非线性器件的相乘作用 一 非线性器件特性的幂级数分析法 该式在Q点的泰勒级数展开式为 5 2 1非线性器件的相乘作用 一 非线性器件特性的幂级数分析法 的各幂级数项展开 可得 令u1 U1mcos 1t u2 U2mcos 2t 则得众多组合频率分量的通式为 p q p 1 q 2 p q为0或正整数 其中p q 1对应 1 1 1 2 是有用乘积项产生的和频 差频 其余频率分量都由无用乘积项产生 由二次方产生了
2、有用乘积项 同时产生众多无用高阶相乘项 故相乘作用不理想 减小无用组合频率分量的途径 选择合适的Q点 使非线性器件工作在特性接近平方律的区段 选用具有平方律特性的器件 3 常使非线性器件工作于线性时变工作状态或开关工作状态 二 线性时变工作状态 1 工作条件 u2为足够小的信号 设u2足够小 则可忽略下式中二次方及其以上各次方项 得 2 为何称为线性时变工作状态 i与u2的关系是线性的 但其系数是时变的 故称为线性时变工作状态 u1 u2 时变工作点按大信号u1的变化规律随时间变化 对小信号u2而言 管子特性等效为时变工作点处的一小段切线 故呈线性特性 但切线斜率即增量电导随时变工作点而变 线
3、性时变工作状态的图示 则I0 u1 和g u1 都是周期函数 可用傅里叶级数展开 3 为何线性时变工作状态能减少无用组合频率分量 若u1 U1mcos 1t I0 u1 I0 I1mcos 1t I2mcos2 1t g u1 g0 g1cos 1t g2cos2 1t 直流分量 基波 二次谐波 将u2 U2mcos 2t和上述两式代入 当u1 U1mcos 1t I0 u1 I0 I1mcos 1t I2mcos2 1t g u1 g0 g1cos 1t g2cos2 1t 直流分量 基波 二次谐波 将u2 U2mcos 2t代入 有用频率分量 特点 1 式中含 直流成分 1及各次谐波 2
4、1及各次谐波与 2的组合频率 式中不含 2的各次谐波 2的各次谐波与 1及各次谐波的组合频率 2 有用频率与无用频率分量的间隔大 易滤除 线性时变工作状态能减少无用组合频率分量 三 开关工作状态 u1 U1mcos 1t u2 U2mcos 2t U1m U2m S1 u1 1u1 0 0u1 0 富里叶展开周期函数S1 u1 直流 u1基波 u2基波 输出电流中只含有 直流 2 1及其偶次谐波 1及其奇次谐波与 2的组合频率分量 例5 2 1 两只二极管构成调幅电路 变压器对称 N1 N2 uD1 uc u uD2 uc u 频谱 5 2 2二极管双平衡相乘器 一 电路组成和工作原理 设N1
5、 N2 忽略负载RL的反作用 u1为大信号 决定二极管的通断 u2为小信号 当u1 0 V1 V2导通 V3 V4截止 u2 u2 u2 u2 当u1 0 V3 V4导通 V1 V2截止 流过Tr2的总电流 令 则 结论 频谱与两只二极管组成的平衡调幅器相同 但幅度增大一倍 电路的改画 A B C D A B C D 称为环型相乘器 若二极管特性一致 变压器中心抽头上下完全对称 则各端口间良好隔离 信号分别从其中两个端口输入 则另一端口为相乘器输出端 二 二极管环型混频器件 优点 电路简单 噪声低 动态范围大 组合频率分量少 工作频带宽 缺点 无增益 各端口间隔离度较差 L I 本振 输入 输出 中频 传输线变压器 传输线变压器 R 使用要求 从任两个端口输入u1 u2 从第三端口获得输出 由于使用了传输线变压器 各端口的匹配阻抗应为50 并接入滤波匹配网络 作业 5 15
