第4章非线性电路 及其分析方法 41非线性电路的基本概念与非线性元件 41.1非线性电路的基本概念 4.1.2非线性元件 42非线性电路的分析方法 42.1非线性电路与线性电路分析方法的异同点 42.2非线性电阻电路的近似解析分析 42.3非线性动态电路分析简介(*) 4.3非线性电路的应用举例 43.1C类谐振功率放大器 4.3.2倍频器 4.3.3跨导线性回路与模拟相乘器 43.4时变参量电路与变频器
第4章 非线性电路 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 4.2 非线性电路的分析方法 4.2.1 非线性电路与线性电路分析方法的异同点 4.2.2 非线性电阻电路的近似解析分析 4.2.3 非线性动态电路分析简介（*） 4.3 非线性电路的应用举例 4.3.1 C类谐振功率放大器 4.3.2 倍频器 4.3.3 跨导线性回路与模拟相乘器 4.3.4 时变参量电路与变频器 及其分析方法
43.4时变参量电路与变频器 1、参变电路与常用参变电路类型 2、时变参量线性电路 3、变频电路 4、变频干扰
2 4.3.4 时变参量电路与变频器 1、参变电路与常用参变电路类型 2、时变参量线性电路 3、变频电路 4、变频干扰
、参变电路与常用参变电路类型(讲义上册197 定义:若电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定规律 变化时,称这种电路为参变电路,外加信号为控制信号。 0_ 0 0 v(t) 外加信号是正弦形信号。 跨导g并不是正弦形信号, 而是一个周期性信号
3 1、参变电路与常用参变电路类型 定义：若电路中仅有一个参量受外加信号的控制而按一定规律 变化时，称这种电路为参变电路，外加信号为控制信号。 （讲义上册197 ） i g t 0 t 0 0 ( ) 1 v t g i 跨导 g 并不是正弦形信号， 而是一个周期性信号。 外加信号是正弦形信号
分类(由引起参量变化的原因分类): 类是人们有意识地构成的参变电路,例如,后面将要 讨论的变频电路、调幅电路、直接调频振荡器电路等 类是不受人们控制的参变电路。例如:作为移动通信 信道的自由空间,它的延时、衰减等参量不能控制 常用参变电路:电阻性和电容性参变电路。 (1)电阻性参变电路 电阻性参变电路的输出输入特性用Ⅰ-平面上的曲线或相应 的数学方程表示。参量选择为曲线的微分斜率,常用跨导 gm表示。例如:变频电路。 (2)电容性参变电路 电容性参变电路的输出输入特性用Q-V平面上的曲线或相应 的数学方程式表示。参量选择为微分电容,即Q-曲线的微 分斜率。例如,变容二极管的微分电容随加于变容管两端电 压的变化曲线。用于直接调频振荡器电路
4 分类（由引起参量变化的原因分类）： 一类是人们有意识地构成的参变电路，例如，后面将要 讨论的变频电路、调幅电路、直接调频振荡器电路等。 一类是不受人们控制的参变电路。例如：作为移动通信 信道的自由空间，它的延时、衰减等参量不能控制。 常用参变电路：电阻性和电容性参变电路。 （1）电阻性参变电路 电阻性参变电路的输出输入特性用I-V平面上的曲线或相应 的数学方程表示。参量选择为曲线的微分斜率，常用跨导 gm 表示。例如：变频电路。 （2）电容性参变电路 电容性参变电路的输出输入特性用Q-V平面上的曲线或相应 的数学方程式表示。参量选择为微分电容，即Q-V曲线的微 分斜率。例如，变容二极管的微分电容随加于变容管两端电 压的变化曲线。用于直接调频振荡器电路
2、时变参量线性电路 时变参量线性电路的正常工作状态具有两个输入信号, 个是控制信号,通常为强信号v();一个是被处 理信号,通常是弱信号vg() 对控制信号(t)来说,可以看成是一个参量变化的电路 对被处理信号v(t)来说,在控制信号为某一瞬时值时 电路所呈现的微分斜率可以认为是常数,在这种情况下 参变电路对于v(1)可以看成是一个参量变化的线性电路 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种 小。=y小2小=K小则K可视为",的时变电压 放大倍数
5 2、时变参量线性电路 时变参量线性电路的正常工作状态具有两个输入信号， 一个是控制信号，通常为强信号 ；一个是被处 理信号，通常是弱信号 。 对被处理信号 来说，在控制信号为某一瞬时值时， 电路所呈现的微分斜率可以认为是常数，在这种情况下， 参变电路对于 可以看成是一个参量变化的线性电路。 ( ) 1 v t 模拟乘法器电路也可看作是时变参量电路的一种。 o x y y v Kv v K v ' = = 则 可视为 的时变电压 放大倍数。 K' y v v (t) c ( ) 1 v t 对控制信号 来说，可以看成是一个参量变化的电路。 v (t) c v (t) c
v(O)与v(t) 同时作用 于电路示 (讲义上册199)
6 与 同时作用 于电路示 意图 ( ) 1v t v ( t ) c （讲义上册199 ） v t v (t) i 0 VB v (t) c( ) 1v t 0
3、变频电路 (1)变频电路的工作原理 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路,它完成频 谱在频率轴上的搬移。 作为时变参量线性电路,在工作时,除输入信号外,还应 有一控制信号。在变频电路中,输入信号通常为一窄带信 。控制信号通常为一单频正弦信号,在接收机中,习惯 将控制信号称为本地振荡信号或简称本振信号 变频电路有两类:一类是电路中自身产生控制信号 类需由外部输入控制信号。通常称前者为变频器,后者为 混频器。 当输入信号经过时变参量线性电路后,会产生输入信号 频率与控制信号频率的和频与差频。通常,将输出和频的 变频器称为上变频器,将输出差频的变频器称为下变频器。 两种变频器在通信系统中都有应用
7 3、变频电路 （1）变频电路的工作原理 变频电路是实现信号频谱线性变换的一种电路，它完成频 谱在频率轴上的搬移。 作为时变参量线性电路，在工作时，除输入信号外，还应 有一控制信号。在变频电路中，输入信号通常为一窄带信 号。控制信号通常为一单频正弦信号，在接收机中，习惯 将控制信号称为本地振荡信号或简称本振信号。 变频电路有两类：一类是电路中自身产生控制信号；一 类需由外部输入控制信号。通常称前者为变频器，后者为 混频器。 当输入信号经过时变参量线性电路后，会产生输入信号 频率与控制信号频率的和频与差频。通常，将输出和频的 变频器称为上变频器，将输出差频的变频器称为下变频器。 两种变频器在通信系统中都有应用
(2)变频电路的主要技术指标 变频增益:变频增益是指变频器的输出信号功率P和 输入信号功率B之比。 常用分贝表示,即 Gp=101g(dB) 噪声系数: S,/N,输入端高频信号噪声功率比 S/N输出端中频信号噪声功率比 由于接收杋整机噪声系数主要取决于前级电路的噪声性 能,特别是在没有高频放大器的情况下,变频电路的噪 声系数对整机影响较大。 变频失真:变频电路的输出信号频率和输入信号频率是不 相同的。在变频过程中还可能产生失真,后面分析。 工作稳定性:是指控制信号(本振信号)频率稳定度 思考题:增益和工作稳定性在变频器和放大器中有何不同?
8 （2）变频电路的主要技术指标 变频增益：变频增益是指变频器的输出信号功率 和 输入信号功率 之比。 常用分贝表示，即： Po Pi 10lg (dB) P P G i o P = 噪声系数： 输出端中频信号噪声功率比 输入端高频信号噪声功率比 = = o o i i n S N S N F / / 由于接收机整机噪声系数主要取决于前级电路的噪声性 能，特别是在没有高频放大器的情况下，变频电路的噪 声系数对整机影响较大。 变频失真：变频电路的输出信号频率和输入信号频率是不 相同的。在变频过程中还可能产生失真，后面分析。 工作稳定性：是指控制信号（本振信号）频率稳定度。 思考题：增益和工作稳定性在变频器和放大器中有何不同？
(3)常用变频电路举例 ①三极管混频器 下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共 同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的 f f (b)
9 （3）常用变频电路举例 ①三极管混频器 下图所示是常用三极管混频器的几种基本形式。电路的共 同特点是利用三极管转移特性的非线性实现频率变换的。 c v 1 v i f c v 1 v i f c v 1 v i f c v 1 v i f (a) (b) (c) (d)
变频跨导示意图 g 0 0 《4 日国 10
10 变频跨导示意图 i g t 0 t 0 0 ( ) 1 v t g i
