非線性時變參量電路

關(guān)于非線性時變參量電路第4章非線性、時變參量電路和變頻器

4.1非線性電路的特性及分析方法4.2線性時變參量電路分析法4.3變頻的工作原理4.4混頻器中的干擾4.5外部干擾第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.1非線性電路的特性及分析方法常用的無線電元件：線性元件—元件參數(shù)與流過的信號無關(guān)；非線性元件—元件參數(shù)與流過的信號有關(guān)；時變參量元件—元件參數(shù)按照一定規(guī)律隨時間變化時變參量電路—小信號時，元件可以近似為線性元件；大信號時，參數(shù)隨時間變化。第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天非線性電路特性及分析方法（續(xù)）元件的描述方程有線性電路—

常系數(shù)線性微分方程；時變參量電路—變系數(shù)線性微分方程；非線性電路—非線性微分方程。非線性方程的分析方法有：圖解法和解析法第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天非線性元件的頻率變換作用非線性元件上的電壓和電流波形上不相同的。將信號用傅立葉級數(shù)展開，發(fā)現(xiàn)信號的頻譜中包含除基波頻率成分外，還新產(chǎn)生基波的各次諧波及直流成分。因此非線性元件的輸出信號比輸入信號具有更為豐富的頻率成分。非線性電路特性及分析方法（續(xù)）第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.3變頻器的工作原理

變頻就是把高頻信號經(jīng)過頻率變換，變?yōu)橐粋€固定的頻率。這種頻率變換通常是將已調(diào)高頻信號的載波頻率從高頻變?yōu)橹蓄l，同時必須保持其調(diào)制規(guī)律不變。具有這種作用的電路稱為混頻電路或者變頻電路，也稱為混頻器或者變頻器。第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天圖4.3.2變頻電路的組成框圖變頻器的工作原理（續(xù)）第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天圖4.3.3變頻前后的調(diào)幅信號頻譜圖變頻器的工作原理（續(xù)）相對振幅中頻調(diào)幅波相對振幅高頻調(diào)幅波本振信號第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天假定變頻器（混頻器）的伏安特性，輸入信號分別為：代入得到：變頻器的工作原理（續(xù)）選出需要的頻率第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天變頻器的主要質(zhì)量指標(biāo)：1）變頻增益---輸出電壓振幅與高頻輸入信號電壓振幅比2）失真和干擾---線性失真與非線性失真3）選擇性---中頻輸出回路的特性4）噪聲系數(shù)---變頻器的工作原理（續(xù)）第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.4混頻器中的干擾

討論由于混頻器的非線性效應(yīng)產(chǎn)生的干擾是很重要的問題，也是衡量混頻器質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一?；祛l器中產(chǎn)生的干擾有：組合頻率干擾和副波道干擾、交叉調(diào)制（交調(diào)）和相互調(diào)制（互調(diào)）、阻塞干擾和相互混頻等。第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天信號與本振信號存在的諧波頻率和組合頻率落在中頻放大器的通頻帶內(nèi)，與有用信號頻率一道進(jìn)入中頻放大器，并被放大后加到檢波器上。通過檢波器的非線性效應(yīng)，這些接近中頻的組合頻率與中頻差拍檢波，產(chǎn)生音頻，最終以哨叫聲的形式出現(xiàn)。混頻器中的干擾（續(xù)）組合頻率干擾和副波道干擾組合頻率干擾信號與本振的組合頻率：中頻的通式：顯然，只要滿足關(guān)系：組合頻率的干擾信號就能進(jìn)入中頻放大器，經(jīng)差拍檢波后，產(chǎn)生干擾哨聲。第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天包括下列四種情況：其中第三和四種情況不存在，取，則第一和二種情況可寫為：混頻器中的干擾（續(xù)）第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天將兩個式子合并成一個通式，該式說明：當(dāng)中頻一定時，只要信號頻率接近上式計算出來的數(shù)值，就可能產(chǎn)生干擾哨聲?；祛l器中的干擾（續(xù)）第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天如果混頻器之前的輸入回路和高頻放大器的選擇性不夠好，除要接收有用信號外，干擾信號也會進(jìn)入混頻器。它們與本振頻率的諧波同樣可以形成接近中頻頻率的組合頻率干擾，產(chǎn)生干擾哨聲。干擾信號與本振頻率滿足下列關(guān)系時：混頻器中的干擾（續(xù)）第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧在信號頻率時，產(chǎn)生的組合副波道干擾的干擾信號頻率為：或者混頻器中的干擾（續(xù)）第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天副波道干擾在上述的組合副波道干擾中，有些特定頻率形成的干擾稱為副波道干擾。典型的副波道干擾有：

中頻干擾和鏡像干擾?；祛l器中的干擾（續(xù)）第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天中頻干擾式中，取，得。亦即干擾頻率等于或者接近于中頻時，干擾信號將被混頻器和各級中頻放大器放大，以干擾哨聲的形式出現(xiàn)?；祛l器中的干擾（續(xù)）第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天鏡像干擾式中，取，得。亦即信號頻率比本振頻率低一個，干擾頻率則比高一個。二者對稱地分布在兩側(cè)，因此稱為鏡像頻率干擾。它與差拍也產(chǎn)生，成為干擾信號。混頻器中的干擾（續(xù)）fofsff鏡像fifi組合頻率干擾和副波道干擾都是由混頻器自身特性所產(chǎn)生的。如果混頻管的轉(zhuǎn)移特性關(guān)系式中含有平方項，就可能會產(chǎn)生中頻干擾和鏡像干擾。第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天交叉調(diào)制（交調(diào)）如果接收機(jī)前端電路的選擇性不夠好，使有用信號與干擾信號同時加到接收機(jī)輸入端，而且這兩種信號都是受音頻調(diào)制的，就會產(chǎn)生交叉調(diào)制干擾現(xiàn)象。表現(xiàn)形式：當(dāng)接收機(jī)調(diào)諧在有用信號的頻率上時，干擾臺的調(diào)制信號聽得清楚；而當(dāng)接收機(jī)對有用信號頻率失諧時，干擾電臺調(diào)制信號的可聽度減弱，并隨著有用信號的信號消失而完全消失?；祛l器中的干擾（續(xù)）第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天交叉調(diào)制產(chǎn)生機(jī)理：是由晶體管特性曲線中的三次或者更高次非線性項所產(chǎn)生的。交叉調(diào)制系數(shù)：混頻器中的干擾（續(xù)）第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天交叉調(diào)制系數(shù)與有用信號幅度無關(guān)，但與干擾信號幅度的平方成正比，因此提高前端電路的選擇性，減小干擾信號幅度是克服交調(diào)的有效措施。只要干擾信號足夠強(qiáng)，并進(jìn)入接收機(jī)前端電路，就可能產(chǎn)生交調(diào)。混頻器中的干擾（續(xù)）第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天互相調(diào)制（互調(diào)）有兩個或多個干擾電臺信號同時加到接收機(jī)混頻器的輸入端，由于放大器的非線性作用，使干擾信號彼此混頻，就可能產(chǎn)生頻率接近有用信號頻率的互調(diào)干擾分量，與有用信號同時進(jìn)入接收機(jī)的中頻系統(tǒng)，經(jīng)檢波差拍后，產(chǎn)生哨叫聲?；祛l器中的干擾（續(xù)）第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天只要干擾頻率和信號頻率滿足下式時，即可產(chǎn)生互調(diào)現(xiàn)象?；フ{(diào)干擾是由高放（或混頻）級的二次、三次和更高次非線性項所產(chǎn)生，而且干擾信號幅度愈大，互調(diào)干擾分量也愈大?；祛l器中的干擾（續(xù)）第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天例：當(dāng)接收機(jī)接收3.5MHz有用信號時，另外兩個電臺分別工作在2.1MHz和1.4MHz。如果接收機(jī)前端電路選擇性不好，這兩個干擾頻率進(jìn)入接收機(jī)輸入端，則由于高放(或混頻)級的非線性特性，會在(2.1+1.4)MHz上產(chǎn)生互調(diào)分量，從而產(chǎn)生哨叫聲?；祛l器中的干擾（續(xù)）第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天阻塞現(xiàn)象強(qiáng)信號阻塞是指強(qiáng)干擾與有用信號同時加入混頻器時，混頻器輸出的有用信號幅度減少，甚至無法接收，這種現(xiàn)象就叫阻塞干擾。例如晶體三極管混頻由于輸入幅度過大，使三極管進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)，有用信號的輸出很小，甚至為零，這就是阻塞干擾。信號過強(qiáng)，甚至可能導(dǎo)致PN結(jié)被擊穿。阻塞是由高放（或混頻）級的二次、三次和更高次非線性項所產(chǎn)生?；祛l器中的干擾（續(xù)）應(yīng)用：美國開發(fā)出的新式武器。無線摧毀敵方雷達(dá)等設(shè)備第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)生各種干擾的主要原因：1）前端電路選擇性不好；2）器件的非線性；3）器件的動態(tài)范圍小；4）放大電路中頻選擇不當(dāng)。混頻器中的干擾（續(xù)）第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天總結(jié)組合頻率干擾：信號與本振的組合頻率接近中頻。是由混頻管的轉(zhuǎn)移特性關(guān)系式中含有平方項，二次及以上的諧波項。組合副波道干擾：副波道干擾：輸入的干擾與本振的組合頻率接近中頻。中頻干擾:干擾頻率等于或者接近于中頻鏡像干擾:干擾頻率比本振頻率高一個中頻交調(diào)：是由晶體管特性曲線中的三次或者更高次非線性項所產(chǎn)生的。有用信號與干擾信號之間的交叉調(diào)制互調(diào)：干擾信號彼此混頻阻塞：強(qiáng)干擾第28頁,共30頁，2024年2月25日，星期天克服干擾的措施：1）提高放大器前端電路的選擇性；2）合理選擇中頻，能最大限度地減少組合頻率干擾和