2022-2023学年高二物理竞赛课件：非线性电子线路的作用

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的区分 器件严格上均为非线性，故所构成的电路均为非线性电子线路。但依据器件的使用条件不同，所表现的非线性程度不同。 处理信号时，使用器件特性的线性部分。电路基本线性，但存在失真。 线性电路： 处理信号时，利用器件特性的非线性完成振荡、频率变换等功能。 非线性电路： 绪论 非线性电子线路的作用 非线性器件的基本特点 小信号条件下，输入信号足够小，电路可用线性等效电路表示，如上册讨论过的各种小信号放大器。 器件特性，属线性电子线路。 大信号条件下，输入信号较大，涉及器件非线性部分，如：功率放大器，不能用线性等效电路表示器件的特征，必须用非线性电路的分析方法。所以，功放归非线性电子线路。——本书。 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： 将信息从发到收=通信。实现 用电磁波传送。 (1) 有线通信系统： 用导线传送。 (2) 无线通信系统： (3) 光纤通信系统： 用光导纤维传送。 2. 无线通信系统为例 组成：发射装置 + 接收装置 + 传输媒体 (1) 发射装置 将被发送的信息变换为电信号。例如：话筒将声音变为电信号。 ① 换能器： 将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡信号。 ② 发射机： 将高频电振荡信号变成电磁波，向传输媒质辐射。 ③ 天线： 无线通信系统的组成方框图 (2) 传输媒质=自由空间。 按波长不同，电磁波传输方式可分： 波段 波长 频率 特点 说 明 中、长波 ＞200m ＜1.5MHz 沿地表 传播 地表面是导体，一部分电磁波会被吸收损耗掉，频率越高，损耗越大。f ＜ 短波 10m-200m 1.5～30MHz 靠电离层反射传播 电磁波部分被吸收，另一部分被反射、折射到地面。频率越高，被吸收能量↓。但频率超过一定值，电磁波会穿过电离层，不再返回地面。 超短波 ＜10m ＞30MHz 沿空间 直线传播 地球表面弯曲，传播限制在视线范围内。 传播距离：电离层 ＞ 地面 ＞ 直线。 无线电传播方式 MW、LW，中 SSW，短 SW,长 (3) 接收装置 接收是发射的逆过程。 ① 接收天线： 将空间传播到其上的电磁波→高频电振荡信号。 ② 接收机： 高频电振荡 电信号。 ③ 换能器： 将电信号 所传送信息。 3. 无线通信存在的问题。 ① 接收到的信号微弱： 电磁波 很小能量，接收天线。 ② 存在干扰： 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。 对接收装置的要求： 能从众多的电磁波中选出有用的微弱信号。 4. 解决方案。 发射机和接收机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。 除放大外，最主要有调制、解调。 (1) 调制： 由携有信息的电信号去控制高频振荡信号的某一参数，使该参数按照电信号的规律而变化。 调制信号： 携有信息的电信号。 载波信号： 未调制的高频振荡信号。 已调波： 经过调制后的高频振荡信号。 受控参数，有调制：调幅、调角（调频、调相）。 (2) 解调： 调制的逆过程。将已调波转换为载有信息的电信号。 (3) 调制的作用重要： ① 减小天线的尺寸(声音主要在 300 ～ 3000 Hz，天线要几百 km)，无法实现； ② 选台。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，抑制其它电台发送的信息和各种干扰。 5. 发射机组成。 (1) 振荡器： 产生 fosc 的高频振荡信号，几十kHz 以上。 调幅方式的中波广播发射机组成方框图 发射机、接收机组成方框图。 (2) 高频放大器： 一级或多级小信号谐振放大器，放大振荡信号，使频率倍增至 fc，并提供足够大