非线性电子线路绪论

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1、绪绪 论论0.1 非线性电子线路的作用非线性电子线路的作用0.2 非线性器件的基本特点非线性器件的基本特点 0.3 本课程的特点本课程的特点0.1 非线性电子线路的作用非线性电子线路的作用一、线性电路与非线性电路一、线性电路与非线性电路 电子器件严格上讲是非线性的，但依使用条件不同，表电子器件严格上讲是非线性的，但依使用条件不同，表现的非线性程度不同，为此，有如下两种应用：现的非线性程度不同，为此，有如下两种应用：线性电路：线性电路：对信号进行处理时，尽量使用器件特性的线对信号进行处理时，尽量使用器件特性的线性部分。电路基本是线性的，但存在不希望有的失真。性部分。电路基本是线性的，但存在不希望

2、有的失真。非线性电路：非线性电路：对信号进行处理时，使用了器件特性的对信号进行处理时，使用了器件特性的非线性部分，利用器件的非线性完成振荡、频率变换等功非线性部分，利用器件的非线性完成振荡、频率变换等功能。能。器件特性与使用条件密切相关，例如：器件特性与使用条件密切相关，例如：小信号小信号条件下，输入信号小，电路可用条件下，输入信号小，电路可用线性线性等效电路表等效电路表示。如各种小信号放大器示。如各种小信号放大器(线性电子线路线性电子线路)。器件的特性，。器件的特性，归属线性电子线路。归属线性电子线路。大信号大信号条件下，输入信号大，必涉及到器件的非线性部条件下，输入信号大，必涉及到器件的非

3、线性部分，如功率放大器。故不能用线性等效电路表示电子器件的分，如功率放大器。故不能用线性等效电路表示电子器件的特征，而必须用非线性电路的分析方法。所以，功放归属特征，而必须用非线性电路的分析方法。所以，功放归属非非线性线性电子线路。电子线路。二、非线性电子线路在通信系统中的应用二、非线性电子线路在通信系统中的应用1.通信系统的分类通信系统的分类 (1)有线通信系统：利用导线传送信息有线通信系统：利用导线传送信息(2)无线通信系统：利用电磁波传送信息无线通信系统：利用电磁波传送信息(3)光纤通信系统：利用光导纤维传送信息光纤通信系统：利用光导纤维传送信息2.无线通信系统无线通信系统 组成：组成：

4、发射装置发射装置+接收装置接收装置+传输媒体传输媒体(1)发射装置发射装置 将被发送将被发送的信息变换为电信号。例：的信息变换为电信号。例：话筒将声音变为电信号。话筒将声音变为电信号。换能器：换能器：将换能器输出的电信号变为强度足够的高将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡。频电振荡。发射机：发射机：无线通信系统的组成无线通信系统的组成无线通信系统的组成无线通信系统的组成(2)接收装置接收装置 接收是发射的逆过程。接收是发射的逆过程。接收天线：接收天线：将从空间接收的电磁波将从空间接收的电磁波高频电振荡高频电振荡。接收机：接收机：高频电振荡高频电振荡 还还原原电信号电信号 换能器：换能器

5、：将电信号将电信号所传送信息所传送信息 还还原原将高频电振荡变成将高频电振荡变成电磁波电磁波向传输媒质辐射。向传输媒质辐射。天线：天线：(3)传输媒体传输媒体电磁波电磁波电磁波传送方式，依据波长不同，可分：长波、中电磁波传送方式，依据波长不同，可分：长波、中波、短波、超短波。波、短波、超短波。波波 段段波波 长长频频 率率特特 点点说说 明明中、中、长波长波200m1500kHz沿地表传沿地表传播播大地表面是导体，一部分电大地表面是导体，一部分电磁波会损耗掉，频率越高，磁波会损耗掉，频率越高，损耗越大损耗越大短波短波10m-200m1.530MHz靠电离层靠电离层反射传播反射传播电磁波一部分被

6、吸收，另一电磁波一部分被吸收，另一部分被反射或折射到地面。部分被反射或折射到地面。频率越高，被吸收的能量越频率越高，被吸收的能量越小，但频率越过一定值，电小，但频率越过一定值，电磁波会穿过电离层，不再返磁波会穿过电离层，不再返回地面回地面超短超短波波10m30MHz沿空间直沿空间直线传播线传播地球表面是弯曲的，所以只地球表面是弯曲的，所以只能限制在视线范围内能限制在视线范围内表表 各波段特点各波段特点传播距离：传播距离：电离层电离层 地面地面 直线直线 无线电波传播方式无线电波传播方式中、长波中、长波短波短波超短波超短波(2)存在干扰存在干扰 如其它电台的发射信号，各种工业、医学装置辐射电磁如

7、其它电台的发射信号，各种工业、医学装置辐射电磁波，大气层，宇宙固有的电磁干扰等。波，大气层，宇宙固有的电磁干扰等。对接收装置的要求：增益高，选择性好对接收装置的要求：增益高，选择性好。4.解决方案解决方案 发射机发射机和和接收机接收机借助线性和非线性电子线路对携有信息借助线性和非线性电子线路对携有信息的电信号进行变换和处理。除的电信号进行变换和处理。除放大放大外，最主要有外，最主要有调制、解调调制、解调。(1)调制：调制：由携有信息的由携有信息的电信号电信号(如如声音声音)去控制高频振去控制高频振荡信号的某一参数荡信号的某一参数(如如振幅振幅)，使该参数按照电信号的规律而，使该参数按照电信号的

8、规律而变化变化(调幅调幅)。3.无线无线电通信存在的问题电通信存在的问题(1)接收信号微弱接收信号微弱 电磁波电磁波长长距距离离接收天线接收天线调制信号：调制信号：携有信息的电信号。携有信息的电信号。载波信号：载波信号：未调制的高频振荡信号。未调制的高频振荡信号。已调波：已调波：经过调制后的高频振荡信号。经过调制后的高频振荡信号。根据受控参数根据受控参数：调幅、调角：调幅、调角(调频、调相调频、调相)。(2)解调：解调：调制的逆过程，将已调波转换为载有信息的调制的逆过程，将已调波转换为载有信息的电信号。电信号。(3)调制的作用：调制的作用：减小天线的尺寸。减小天线的尺寸。音频范围：音频范围：2

9、0 20 kHz，若发，若发射射100 Hz，波长波长=c/f =3000 km，天线至少几百天线至少几百 km，需，需减少波长，提高发射频率减少波长，提高发射频率；选台。选台。将不同电台发送的信息分配到不同频率的载将不同电台发送的信息分配到不同频率的载波信号上，使接收机可选择特定电台的信息而抑制其它电波信号上，使接收机可选择特定电台的信息而抑制其它电台发送的信息和各种干扰。台发送的信息和各种干扰。5.调幅调幅发射机组成发射机组成调幅发射机的组成调幅发射机的组成调幅广播发射机的组成调幅广播发射机的组成(2)高频放大器：高频放大器：多级小信号谐振放大器，放大振荡信多级小信号谐振放大器，放大振荡信

10、号，使频率倍增至号，使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。，并提供足够大的载波功率。(3)调制信号放大器：调制信号放大器：多级放大器，前几级为小信号放多级放大器，前几级为小信号放大器，放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够大器，放大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的调制信号。的调制信号。(4)振幅调制器：振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载波信号和调实现调幅功能，将输入的载波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。制信号变换为所需的调幅波信号，并加到天线上。(1)振荡器：振荡器：产生产生 fosc 的高频振荡信号，几十的高频振荡信号，几十 kHz 以上。以上

11、。各部分作用：各部分作用：6.调幅接收机调幅接收机 调幅收音机组成调幅收音机组成调幅广播接收机的组成调幅广播接收机的组成(2)混频器：混频器：两路两路输入输入 由高放级：由高放级：已调信号已调信号 fc；由由本机振荡器本机振荡器：本振信号本振信号 fL。作用：载波变频作用：载波变频将将已调信号已调信号的载波由的载波由 fc(高频高频)变变换换为为fI(中频中频)，而调制波形不变。，而调制波形不变。LcIfff (1)高频放大器：高频放大器：为小信号谐振放大器，作用：为小信号谐振放大器，作用：选台选台利用可调谐的谐振系统选出有用信号，抑利用可调谐的谐振系统选出有用信号，抑制其它频率的干扰信号；制

12、其它频率的干扰信号；放大放大放大选出的有用信号。放大选出的有用信号。(4)中频放大器：中频放大器：为多级固定调谐的小信号放大器，作为多级固定调谐的小信号放大器，作用：放大中频信号。用：放大中频信号。(3)本机振荡：本机振荡：产生频率为产生频率为ICLfff 的高频的高频等幅等幅振荡信号。振荡信号。fL 可调，并能跟踪可调，并能跟踪 fc。(或或 )ICLfff (5)检波器：检波器：解调，从中频调辐波还原所传送的调制信号。解调，从中频调辐波还原所传送的调制信号。(6)低频放大器：低频放大器：小信号放大器功率放大器，作用：放小信号放大器功率放大器，作用：放大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。

13、大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。特点：特点：解调电路前包括解调电路前包括混频器混频器、本机振荡本机振荡、中频放大器中频放大器等。等。优点：优点：增益高，选择性好增益高，选择性好可见，有用信号在不同频率上进行放大可见，有用信号在不同频率上进行放大超外差接收超外差接收机机。直接高放接收机：直接高放接收机：解调前仅包括高放，无解调前仅包括高放，无混频器混频器、本机本机振荡振荡、中频放大器中频放大器等，增益低，选择性差。等，增益低，选择性差。实现调制的模块实现调制的模块频率调制器频率调制器，实现解调的模块实现解调的模块频率检波器频率检波器或或鉴频器鉴频器。(2)数字通信系统数字通信系统，调制信

14、号为，调制信号为数字信号数字信号，相应的调制，相应的调制为为数字调制数字调制。(3)软件无线电软件无线电，用软件的方法实现通信系统中一部，用软件的方法实现通信系统中一部分电路的功能，改变程序便可变更调制方式。分电路的功能，改变程序便可变更调制方式。8.小小结结 (1)非线性电子线路非线性电子线路讨论的范围：除小信号放大器以外讨论的范围：除小信号放大器以外的其它功能电路的其它功能电路振荡器、功放、调制器、解调器、混振荡器、功放、调制器、解调器、混频器、倍频器频器、倍频器。7.其它通信系统其它通信系统(1)调频无线通信系统：调频无线通信系统：发射机和接收机都包括上述各发射机和接收机都包括上述各模块

15、，区别主要在于模块，区别主要在于调制器调制器和和解调器解调器上。上。(2)本课程讨论的内容本课程讨论的内容三类电路：三类电路：功率放大电路功率放大电路在输入信号作用下，可将直流在输入信号作用下，可将直流电源提供的功率部分地转换为按输入信号规律变化的输出电源提供的功率部分地转换为按输入信号规律变化的输出信号功率，并使输出信号的功率大于输入信号的功率。信号功率，并使输出信号的功率大于输入信号的功率。振荡电路振荡电路可在不加输入信号的情况下，稳定地可在不加输入信号的情况下，稳定地产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信号。产生特定频率或特定频率范围的正弦波振荡信号。波形变换和频率变换电路波形变换和频率变换电路能在输入信号作用下能在输入信号作用下产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：产生与之波形和频谱不同的输出信号。包括：调制电路、调制电路、解调电路、混频电路解调电路、混频电路和和倍频电路倍频电路。本课程将顺序学习这三类电路。本课程将顺序学习这三类电路。