《高频电路——非线性电子线路》课程教学资源（PPT课件）第四章 振幅调制、解调与混频电路（4.5）参量混频电路

第4章振幅调制、解调与混频电路 第4章振幅调制、解调 与混频电路 45参量混频电路 45.1非线性电容器件的能量转换原理 45.2参量混频电路

第 4 章 振幅调制、解调 与混频电路 4.5 参量混频电路 4.5.1 非线性电容器件的能量转换原理 4.5.2 参量混频电路

第4章振幅调制、解调与混频电路 利用非线性电抗元件实现的各种功能的电子线路(功 率放大、振荡及频率变换等),称为参量电路,参量混频 电路是其中一种 参量电路是一种高效率、低噪声的电子线路。 非线性电抗元件有非线性电容和非线性电感两大类。 采用变容二极管的参量电路具有结构简单、工作频率 高的特点,它是目前广泛采用的一类参量电路 45.1非线性电容器件的能量转换原理 、门雷-罗威关系式 描述各组合频率分量之间能量转换关系,适用于特性 v=fq)或q=F 为单调变化的任何理想无耗的非线性电容

4.5.1 非线性电容器件的能量转换原理 一、门雷-罗威关系式 描述各组合频率分量之间能量转换关系，适用于特性 v = f(q) 或 q = F(v) 为单调变化的任何理想无耗的非线性电容。 利用非线性电抗元件实现的各种功能的电子线路(功 率放大、振荡及频率变换等)，称为参量电路，参量混频 电路是其中一种。 参量电路是一种高效率、低噪声的电子线路。 非线性电抗元件有非线性电容和非线性电感两大类。 采用变容二极管的参量电路具有结构简单、工作频率 高的特点，它是目前广泛采用的一类参量电路

第4章振幅调制、解调与混频电路 参量电路模型参见图4-5-1,图中 vs1(、v2(0—激励电压源; 2 负载电阻; M一理想滤波器。 R c四匹团区小 D%3) (非线性 电容) R 2(t 图4-5-1参量电路的一般模型

参量电路模型参见图 4-5-1，图中 vs1(t)、vs2(t) — 激励电压源； R1、R2、 ··· — 负载电阻； f i — 理想滤波器

今第4章振幅调制、解调与混频电路 组合频率分量 m,s mf+ nf2 设Pnn是通过非线性电容器件、频率为∫mn的平均 功率,并设外电路提供给非线性电容的功率为正,非线性 电容提供给外电路的功率为负。 ∑∑ mt,+ n两边乘以 nf1+则有 oooo mP n f∑∑ . , 0 mt, +n +f2∑∑ n=-00n=-0 n=-00n=-00 mf+nf? 而 mP f∑∑ , n=-00n=-0 mfi+nf? f∑ (立 +∑ n=-0n=-0o n

组合频率分量 fm,n = mf1 + nf2 设 Pm,n 是通过非线性电容器件、频率为 fm,n 的平均 功率，并设外电路提供给非线性电容的功率为正，非线性 电容提供给外电路的功率为负。    =  = m m n m P , 1 2 1 2 mf nf mf nf + + 0 1 2 , 2 1 2 , 1 = + +   +    =  =  =  = m n m n m n m n mf nf nP f mf nf mP f 两边乘以 则有 而       = =  =  =  =       + + + = + n m m m n m n m n m n mf nf mP mf nf mP f mf nf mP f 0 0 1 2 , 1 2 , 1 1 2 , 1

>第4章振幅调制、解调与混频电路 0 mP f∑∑ ,l7 =f∑∑ m. +∑ m,n mt,+ n n=-0n=-0o 2 mf, +nf2 mf, +nf. 其中 ∑∑m+=2∑ mP mP ms-n ∑∑ 2 n1+ ME 因为Pmm mP mP 所以f∑∑ i,7 =2f∑∑ m,7 n=-00n=-00 1 +n2 n=-00n=0 +12 nP nP 同样2∑∑ m.n mn n=-00n=-00 m+的=2f2∑∑ n=-00n=0 mf + nf2

      = =  =  =  =       + + + = + n m m m n m n m n m n mf nf mP mf nf mP f mf nf mP f 0 0 1 2 , 1 2 , 1 1 2 , 1 其中        =  =    =  =    = = + =    = + n m m n n m m n n m m n mf nf mP mf nf mP mf nf mP 0 1 2 , 0 1 2 , 0 1 2 , 因为 Pm,n = Pm,n 所以      =  =  =  = + = + n m m n m n m n mf nf mP f mf nf mP f 0 1 2 , 1 1 2 , 1 2 同样      =  =  =  = + = + m n m n m n m n mf nf nP f mf nf nP f 0 1 2 , 2 1 2 , 2 2

第4章振幅调制、解调与混频电路 P 于是2122m++2∑∑m=0 2f∑∑mm+2/2∑∑mmr=0 H=-00=0 2 m=-0n=0 2 f、f为任意值成立,必须有 ∑∑ mP 0 =0H=-00 1+n2 ∑m m.l 0 H=0H=-00 mt,+ 上式即门雷-罗威关系式

于是 2 2 0 0 1 2 , 2 0 1 2 , 1 = + +   +    =  =  =  = m n m n n m m n mf nf nP f mf nf mP f 2 2 0 0 1 2 , 2 0 1 2 , 1 = + +   +    =  =  =  = m n m n n m m n mf nf nP f mf nf mP f f1、f2 为任意值成立，必须有     = + = +      =  =  =  = 0 0 0 1 2 , 0 1 2 , n m m n m n m n mf nf nP mf nf mP 上式即门雷-罗威关系式

第4章振幅调制、解调与混频电路 二、门雷-罗威关系式在参量电路中的应用 1.参量倍频 倍频器的电路模型参见图4-5-2。 图中:f1=f,2=0 相应的门雷-罗威关系式 C R O() 图4-5-2倍频器的电路模型

二、门雷-罗威关系式在参量电路中的应用 1．参量倍频 倍频器的电路模型参见图 4-5-2。 图 4-5-2 倍频器的电路模型 图中：f1 = f，f2 = 0 相应的门雷-罗威关系式

第4章振幅调制、解调与混频电路 nP 0 式中,P1一频率为∫的输入功率; Pn—C向负载提供的功率。 转换效率 输入功率全部转换为倍频功率。 参量倍频器是高效倍频器,特别适宜于高次倍频

0 1 + = nf nP f P n 式中，P1 — 频率为 f 的输入功率； Pn — C 向负载提供的功率。 转换效率 1 1 = = P Pn  输入功率全部转换为倍频功率。 参量倍频器是高效倍频器，特别适宜于高次倍频

第4章振幅调制、解调与混频电路 2.参量混频和参量放大 如图4-5-3所示,参量混频器的电路中 f=fo f2=fL 上边带混频器 R SI f-f+fi R S2 图4-5-3参量混频器的电路模型

2．参量混频和参量放大 图 4-5-3 参量混频器的电路模型 如图 4-5-3 所示，参量混频器的电路中 f1 = fc， f2 = fL 上边带混频器 fI = fc + fL

第4章振幅调制、解调与混频电路 f1=f, R f2=f f=f+f S2 相应的门雷 r① 罗威关系式 1,1 P 0 f 5+52 fe f+f 10,1 1,1 f2 f+f2 ff+ f 式中,P1>0,P>0,P1<0

f1 = fc， f2 = fL， fI = fc + fL 相应的门雷- 罗威关系式 0 L c I c s 1 2 1,1 1 1,0 = + = + + + f f P f P f f P f P 0 L c I L L 1 2 1,1 2 0,1 = + = + + + f f P f P f f P f P 式中，PL > 0，Pc > 0，PI < 0