非線性器件實現(xiàn)頻譜搬移教案

1、三、二極管等非線性器件實現(xiàn)頻率變換原理除模擬乘法器外，利用二極管、三極管、場效應(yīng)管、變?nèi)莨艿确蔷€性器件的相乘作用也可實現(xiàn)頻譜搬移。下面首先介紹二極管等非線性器件的相乘作用，然后分析利用相乘原理實現(xiàn)頻譜搬移的過程。1非線性器件的特性描述不同非線性器件的伏安特性是不同的，但均可以表示為 (4-1-15)如果非線性器件的靜態(tài)工作點(diǎn)電壓為UQ、電流為IQ，則其伏安特性可在U=UQ附近展開為冪級數(shù) (4-1-16)式中，、 。在實際分析和計算時，總是取上述冪級數(shù)的有限項來近似表示非線性器件的伏安特性。具體要取多少項，取決于要求近似的準(zhǔn)確度和特性曲線的運(yùn)用范圍。一般說來，要求近似的準(zhǔn)確度越高，或特性曲線的

2、運(yùn)用范圍越寬，所取的項數(shù)就越多。當(dāng)然，為了計算簡單，在工程計算允許的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，應(yīng)盡量選取較少的項數(shù)來近似。例如，若非線性器件工作在特性曲線的近似直線的部分，或輸入信號足夠小，使器件工作在曲線很小的一段時，則可把非線性器件當(dāng)成線性化來處理，只需取冪級數(shù)前兩項，即。如果非線性器件工作在特性曲線的彎曲部分，如要實現(xiàn)頻譜搬移，則至少要取冪級數(shù)的前三項，即 (4-1-17)如果加到器件上的信號很大(此時特性曲線運(yùn)用的范圍很寬)，或在某些特定的場合，如混頻干擾，就需要取冪級數(shù)更多的項。2非線性器件頻譜搬移的實現(xiàn)原理若非線性器件外加兩個輸入電壓u1和u2，并忽略負(fù)載的反作用，則 (4-1-18)將上式代

3、入式(4-1-17)，可得 (4-1-19)將式(4-1-19)的二次方項展開，即可得冪級數(shù)中實現(xiàn)兩個輸入信號相乘的項22u1u2。實踐證明，凡是伏安特性的冪級數(shù)展開式中含有二次方項的非線性器件，都具有相乘的作用，也都可實現(xiàn)頻譜搬移。但是，由式(4-1-16)知，一般非線性器件的i中除含有用的相乘項u1u2外，還有u1mu2n（m、n是不能同時為1的整數(shù)）等眾多無用的相乘項。這些無用相乘項將產(chǎn)生頻率為fk=|±pf1±qf2|（p，q=0，1，2， ）等許多不需要的頻率成分，必須用濾波器濾除，否則將形成干擾。實際應(yīng)用時一般采取下列措施減小干擾：選取具有平方律特性的場效應(yīng)管；選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使器件工作在特性接近平方律的區(qū)域；采用多個非線性器件組成的平衡電路，抵消一部分無用的組合頻率分量；減小