频谱的线性搬移电路1

《频谱的线性搬移电路1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《频谱的线性搬移电路1（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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、解调电路高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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

2、法：（1）幂级数展开分析法（2）线性时变电路分析法高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 非线性器件的伏安特性uEQ+u1+u2，EQ为静态工作点，u1、u2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 非线性函数高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 令u2=0，令u1U1cos1t 只有一个输入n为奇数n为偶数 高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 输出电流包含的频率分量：1，n 1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=U2cos2t，令u1U1cos1t 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np

3、+q的偶数的各次方项产生p+q为奇数的组合分量由np+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：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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：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高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 uEQ+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

4、性时变电路分析法高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 u1U1cos1t，u2U2cos2t，EQ（t）=EQ+U2cos2t 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：组合频率分量大大减少因：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 线性时变电路完成频谱的搬移 高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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

5、数高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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：无增益高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 u1输入信号u2控制信号（参考信号）5.2.1 单二极管电路U2U1，U20.5V大信号时，二极管工作在截止区和导通区U2Uo，可忽略输出电压uo对回路的反作用高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 将伏安特性折线近似：U2U1，uDu1+u2，二极管的通断主要由u2控制一般的，Vp较小,有U2Vp，可令Vp=0或在电路中加偏压EQ=Vp高频电子线路 第5

6、章 频谱的线性搬移电路 u2U2 cos2t令K(2t)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控制线性时变电路高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 因 u2U2 cos2t， uDu1+u2，若 u1U1cos1t高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 流过二极管的电流iD中的频率分量：1、2、2n2、（2n+1）21（n=0,1,2,）思考：（1）若滤波器对2谐振，带宽为21，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？高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 5.2.2 二极管平衡电路基本思想：减少单二

7、极管电路中不必要的频率分量1原理电路设 N1=N2，等效电路：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 忽略输出电压的反作用：2工作原理uD1=u2+u1U20.5V， U2U1，二极管开关主要受u2控制i1、i2在T2次级产生的电流分别为:uD2=u2-u1高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 令u1U1cos1t因：1、 21 、（2n+1）21（n=1,2,3）输出电流iL中的频率分量：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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2谐振，带宽为21，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

8、压的反作用，则uo的表达式？高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 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：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 二极管平衡电路如图所示，u1及u2的注入位置如图所示， 图中，u1=U1COS1t，u2=U2COS2t且U2U1.求u0(t)的表示式，并与图57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：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 当假设负载电阻RL时与图5-7相比较，输出电压中少了1的基频分量，而多了2的 基频分量，同时其他组合频率分量的振幅提高

9、了一倍。高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 5.2.3 二极管环形电路(二极管双平衡电路）1基本电路u20时，VD1、VD2导通VD3、VD4截止u2 0时， VD3、VD4 导通VD1、VD2截止U20.5V， U2U1，二极管开关主要受u2控制高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 平衡电路1、2在负载RL上产生的总电流：iL=iL1+iL2=(i1-i2)+(i3-i4)2工作原理平衡电路1：平衡电路2：平衡电路1在RL上产生的电流iL1： iL1=i1-i2平衡电路2在RL上产生的电流iL2： iL2=i3-i4高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 环形电路的开关函数波形：

10、 单向开关函数双向开关函数单向开关函数高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 令u1=U1cos1t输出电流iL中的频率分量：(2n+1)21（n=0,1,2,）高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 实际的环形电路：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 双平衡混频器组件：外壳：电原理图：突出特点：在工作频率范围内，从任意两个端口输入u1和u2，就可以在第三端得到所需的输出。高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 本振口加输入信号u1中频口加控制信号u2射频口输出信号uouD1= u1-u2 uD2= u1+u2 uD3= -u1-u2 uD4= -u1+u2 中频口 u2本振口 u

11、1射频口 uo忽略输出电压的反作用i1=gDK(2t-) uD1 i2=gDK(2t) uD2i3=gDK(2t-) uD3 i4=gDK(2t) uD4 例2 双平衡混频组件的应用U2U1高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 i = -i1+i2+i3-i4=（i2-i4）-（i1-i3）=2gDK(2t)u1 - 2gDK(2t-)u1=2gDK(2t)u1输出电流i：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 5.3 差分对电路 5.3.1 单差分对电路1.电路高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 设1、V2的1，有ic1ie1，ic2ie22. 传输特性高频电子线路 第5章 频谱

12、的线性搬移电路 高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 （1）ic1、ic2和io与差模输入电压u是非线性关系双曲正切函数关系，与恒流源I0成线性关系。双端输出时，直流抵消，交流输出加倍。（2）输入电压很小时，传输特性近似为线性关系，即工作在线性放大区。当|x|100mV时，电路呈现限幅状态，两管接近于开关状态，该电路可作为高速开关、限幅放大器等电路。 高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 （5）当输入差模电压u=U1cos1t时，io波形当u幅值足够大时：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 表52 n(x)数值表 高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 3. 差分对频谱搬移电路

13、 线性 通道非线性 通道输入 信号控制 信号高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 含两个信号的乘积，可实现频谱搬移高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 例：试推导图517所示单差分对电路单端输出时的输出 电压表示式。（从V2集电极输出，且谐振回路对1谐振， 12,谐振阻抗为RL，带宽为22)（作业 56 ）高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 谐振回路对1谐振，谐振阻抗为RL，带宽为22高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 V1、V2、V5差分对电路V3、V4、V6差分对电路 io= iI - iII=(i1+ i3) - (i2+ i4)=(i1 - i2) - (i4 -

14、i3)5.3.2 双差分对电路 当 uA=U1cos1t，uB=U2cos2t时U1，U20，i60 uB的最大动态范围高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 5.4 其它频谱线性搬移电路 5.4.1 晶体三极管频谱线性搬移电路原理电路：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 在时变工作点处，将u1展开成泰勒级数：u1输入信号 u2参考信号，U2U1频谱搬移原理：忽略输出电压的反作用高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 时变工作 点电流高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 时变跨导高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 ic中包含的频率分量：高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 U1U2 时：ic=Ic0(t)+gm(t)u1ic中包含的频率分量：n2，n21，n=0,1,2，高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路 场效应管转移特性 iDuGS：5.4.2 场效应管频谱线性搬移电路正向传输跨导gm为：近似为平方 律关系对应EGS点的静态跨导：电路结构：类似于晶体管频谱搬移电路高频电子线路 第5章 频谱的线性搬移电路