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1、5 非线性电路、时变参量电路和变频器5.2 非线性元件的特性非线性元件的特性5.3 非线性电路分析法非线性电路分析法5.4 线性时变参量电路分析法线性时变参量电路分析法5.5 变频器的工作原理变频器的工作原理5.1 概述概述5 非线性电路、时变参量电路和变频器5.7 二极管混频器二极管混频器5.8 差分对模拟乘法器混频电路差分对模拟乘法器混频电路5.9 混频器中的干扰混频器中的干扰5.10 外部干扰外部干扰5.6 晶体管混频器晶体管混频器5.1 概述无线电元件无线电元件线性元件线性元件时变参量元件时变参量元件非线性元件非线性元件：元件参数与通过元件的电流：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电
2、压无关。或施于其上的电压无关。：元件参数与通过元件的电流：元件参数与通过元件的电流或施于其上的电压有关。或施于其上的电压有关。：元件参数按照一定规律随：元件参数按照一定规律随时间变化。时间变化。5.1 概述图图图图5.1.1 5.1.1 串联电路串联电路串联电路串联电路线性电路时线性电路时描述线性电路、时变参量电路和非线性电路的方程式分描述线性电路、时变参量电路和非线性电路的方程式分别是常系数线性微分方程、变系数线性微分方程和非线性微分别是常系数线性微分方程、变系数线性微分方程和非线性微分方程。方程。5.1 概述在无线电工程技术中，较多的场合并不用解非在无线电工程技术中，较多的场合并不用解非线
3、性微分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工线性微分方程的方法来分析非线性电路，而是采用工程上适用的一些近似分析方法。这些方法大致分为图程上适用的一些近似分析方法。这些方法大致分为图解法和解析法两类。所谓图解法，就是根据非线性元解法和解析法两类。所谓图解法，就是根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压波形。所谓解析法，就是借助于非路中的电流和电压波形。所谓解析法，就是借助于非线性元件特性曲线的数学表示式列出电路方程，从而线性元件特性曲线的数学表示式列出电路方程，从而解得电路中的电流和电压。解得电路中的电流和电压。5
4、.2 非线性元件的特性5.2.1 非线性元件的工作特性非线性元件的工作特性5.2.2 非线性元件的频率变换作用非线性元件的频率变换作用5.2.3 非线性电路不满足叠加原理非线性电路不满足叠加原理5.2.1 非线性元件的工作特性图图图图 5.2.1 5.2.1 线性电阻的伏安线性电阻的伏安线性电阻的伏安线性电阻的伏安特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线图图图图 5.2.2 5.2.2 半导体二极管的伏安半导体二极管的伏安半导体二极管的伏安半导体二极管的伏安特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线与线性电阻不同，非线性电阻的伏安特性曲线不是与线性电阻不同，非线性电阻的伏安特性曲线不是与线性电阻不同，非线性电阻
5、的伏安特性曲线不是与线性电阻不同，非线性电阻的伏安特性曲线不是直线。直线。直线。直线。5.2.2 非线性元件的频率变换作用图图图图 5.2.4 5.2.4 线性电阻上的电压线性电阻上的电压线性电阻上的电压线性电阻上的电压与电流波形与电流波形与电流波形与电流波形图图图图 5.2.5 5.2.5 正弦电压作用于二极管正弦电压作用于二极管正弦电压作用于二极管正弦电压作用于二极管产生非正弦周期电流产生非正弦周期电流产生非正弦周期电流产生非正弦周期电流输出电流与输入电压相比，波形不同，周期相同。输出电流与输入电压相比，波形不同，周期相同。输出电流与输入电压相比，波形不同，周期相同。输出电流与输入电压相比
6、，波形不同，周期相同。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。可知，电流中包含电压中没有的频率成分。5.2.2 非线性元件的频率变换作用A.传输特性传输特性 设：设：则则 中有：中有：直流分量；直流分量；基波分量和谐波分量：基波分量和谐波分量：组合频率分量：组合频率分量：“非线性非线性”具有具有频率变换频率变换作用。作用。5.2.2 非线性元件的频率变换作用i+-+-R设非线性电阻的伏安特性曲线具有抛物线形状，即：（K为常数）半导体二极管5.2.2 非线性元件的频率变换作用i+-+-R则则 中有：中有：谐波分量：谐波分量
7、：组合频率分量：组合频率分量：“非线性非线性”具有具有频率变换频率变换作用。作用。5.2.3 非线性电路不满足叠加原理v叠加原理是分析线性电路的重要基础。v根据叠加原理，任何复杂的输入信号均可以首先分解为若干个基本信号（例如正弦信号），然后求出电路对每个基本信号单独作用时的响应，最后，将这些响应叠加起来，即可得到总的响应。5.2.3 非线性电路不满足叠加原理A.传输特性传输特性 设：设：则则 中有：中有：直流分量；直流分量；基波分量和谐波分量：基波分量和谐波分量：组合频率分量：组合频率分量：“非线性非线性”具有具有频率变换频率变换作用。作用。5.4.1 线性时变参量电路分析法 线性时变电路：指
8、电路元件的参数不是恒定不变的，而是线性时变电路：指电路元件的参数不是恒定不变的，而是按一定规律随时间变化，且这种变化与元件的电流或电压无关。按一定规律随时间变化，且这种变化与元件的电流或电压无关。v=v1 1+v2 2if(v)在在(VQ+v1 1)关于关于v2 2的泰勒级数展开式，即的泰勒级数展开式，即v1 1相对于相对于v2 2很小很小 若若v2 2足够小，可以忽略上式中足够小，可以忽略上式中v2 2的二次方及其以上各次方的二次方及其以上各次方项，则该式可简化为项，则该式可简化为i=f(VQ+v2 2)+f(VQ+v2 2)v1 1线性时变线性时变5.4.1 线性时变参量电路分析法0n最高
9、次数为最高次数为3的多项式的频谱结构图的多项式的频谱结构图5.4.2 模拟乘法器电路分析图图图图 5.4.2 5.4.2 晶体三极管差分对模拟乘法器晶体三极管差分对模拟乘法器晶体三极管差分对模拟乘法器晶体三极管差分对模拟乘法器原理电路原理电路原理电路原理电路5.4.2 模拟乘法器电路分析图图图图 5.4.3 5.4.3 折线折线折线折线归一化电流与值的关系归一化电流与值的关系归一化电流与值的关系归一化电流与值的关系只有两个输入电压只有两个输入电压只有两个输入电压只有两个输入电压幅度较小，晶体管处于幅度较小，晶体管处于幅度较小，晶体管处于幅度较小，晶体管处于线性区时，乘法器才呈线性区时，乘法器才呈线性区时，乘法器才呈线性区时，乘法器才呈现理想特性。现理想特性。现理想特性。现理想特性。