在一般情况下人们总是忽略元器件的非线性，把它们看成线性时不变的，随着计算机技术的发展及日益增长的通信技术与系统的要求，非线性已经成为不能回避的问题。
　　本书从一个简单的非线性物理现象入门，分析非线性现象并逐步引入一些重要概念。本书分别介绍了电子混沌现象及电路，射频与微波电路非线性有源器件模型，放大器的非线性及线性化技术，非线性电路的两种分析方法，无线通信接收机中的非线性问题等内容。

　　本书特点
　　●重点讲述了分析放大器非线性特性的方法——幂级数法和包络仿真法；并介绍了功率放大器的线性化技术——负反馈法、预失真法和前反馈技术。

　　●重点讲述了非线性电路的两种分析方法：谐波平衡法和大小信号分析法。
　　●讲述了无线通信接收机中的非线性问题等内容。

无

严格地讲,电路与系统中所用的元器件都是时变、非线性的。不同的使用条件下,表现出的非线性程度是不同的。对于小信号条件,在一般情况下,总是忽略大部分元器件的非线性,将它们看成是一种时不变元器件。在此条件下,发展出一套分析线性网络的方法及手段,这就是目前高校电子信息工程本科所学专业基础课的几乎全部内容。
　　事实上，流过元器件的电流与在其上所施加的电压之间的相互关系是非线性的。长期以来,大部分的电路与系统总是作为线性问题来处理,由此得到的结果具有确定性。在某些情况下,这种处理方法是可接受的。然而由线性化处理所形成的传统观念却束缚了人们的思维方式,以致总以为自然界的规律意味着确定性,未来世界总是可以预测的。物理界中形成了根深蒂固的观念——拉普拉斯的决定论观点。
　　近三十年来,随着计算技术的发展及日益增长的通信技术与系统的要求,许多迫切需要解决的非线性问题正在得到解决,并展现出一些直接冲击传统学术观点的结果。在非线性领域里,从决定性的方程出发,不一定能得到决定性的结果,在某些条件下,结果可能是随机性的。
　　时至今日,非线性已成为电路与系统中重要的研究课题,大信号问题、非线性现象已不能再回避。在此领域内,非线性物理学无疑是最活跃的。电子电路中的非线性问题,可以借助物理学来解决，物理学中的非线性问题也可利用电子电路来仿真。
　　一个系统,如果其输出量不与输入量成正比,则它是非线性的。任何电子系统,当输入信号的幅度足够大时都是非线性的。因此,非线性系统远比线性系统多得多,客观世界本来就是非线性的,线性只是一种近似。从数学上看,非线性系统的特征是叠加原理不再成立。对于一个非线性系统，哪怕是一个微小扰动,比如初始条件的一个微小改变,都可能造成系统在以后时刻的巨大差异。叠加原理的失效也将导致傅里叶变换方法不适用于非线性系统的分析。因此,系统的非线性带来系统行为的复杂性,对于非线性系统行为的解析研究是相当困难的。在许多情况下,对于我们所要研究的系统,方程是未知的,甚至可能不存在。
　　 混沌是非线性系统的最典型行为,它起源于非线性系统对于初始条件的敏感依赖性。混沌现象早在20世纪初就被法国学者庞加莱发现,近年来,学术界对于混沌特别关注。20世纪70年代,美国人费根鲍姆发现，一些像平方函数重复迭代的一大类简单映射系统居然具有普适的性质。例如倍周期分岔混沌的道路,分叉参数的渐近收敛比值,几何特性具有普适标度性等。
　　 混沌系统有两个特性特别有意义:一是一个决定论性系统的行为处于混沌状态时似乎是随机的,仅仅这一发现就使得所有的科学实验者重新考察他们的数据,以确定曾经归于噪声的随机行为是否是由于决定论性混沌而产生的;二是人们发现很少自由度的非线性系统就可能是混沌的,从而表现得相当复杂。这一发现给我们这样的启示:许多真实系统中所观察到的复杂行为其实有一个简单的起源——混沌。决定论性混沌的真实系统的行为具有明显的不可预测性,在看起来复杂的行为中,却蕴藏着秩序。
　　 混沌的另一个重要应用是混沌的控制。这一应用基于如下事实:许多不稳定周期轨道嵌入在奇怪吸引子内,我们可以根据需要,通过对系统施加一个小扰动的方法使其中之一稳定,并将混沌系统驱动到这一稳定周期轨道状态。
　　 混沌理论的成功开启了复杂性科学的研究之门,混沌理论也成功地用于“电路与系统”领域,如混沌编码理论若用于扩频通信系统将获得更好的保密性能等。
　　电子系统中的非线性问题,特别是移动通信系统中的接收机、发射机、高清晰度数字电视无线系统中的非线性问题，已成为当今研究的热门课题。这些系统中的线性度指标直接影响系统的总体性能。为改善系统的线性度指标,出现了很多“线性化”技术与方案。其中,功率放大器的线性化技术是近十年来研究发展的成果。上述内容都会在本书中重点讨论。
　　“非线性电路与系统”这门课程,实质上是“非线性物理”的一个细小分支。但由于“电路与系统”工程上的实用性,非线性电路的分析方法大部分是基本工程实用性近似分析方法,例如折线近似分析法、幂级数法、包络仿真法、开关函数法、线性时变分析法(大小信号分析法)等。上述的分析方法都是无线通信电路的基本理论,本教材对这部分内容仅是略有涉及。近年来,随着通信频段不断上移,已进入了微波频段,卫星通信更是向毫米波发展。非线性微波电路越来越受到重视,理论研究也出现了大的进展——谐波平衡法,谐波平衡法在分析非线性微波电路场合起到了相当大的作用,以此为基础,建立了较好的射频与微波计算机的仿真、优化和分析,例如HFSS、ADS等。
　　本书的第1章是非线性物理初步，从简单的单摆运动这一物理现象入门，分析非线性现象，逐步引入一些重要的概念，最后引入混沌的概念及走向混沌的道路。第2章介绍电子混沌现象及电路。第3章讨论射频与微波电路非线性有源器件模型。第4章讲述放大器的非线性及线性化技术，这一章是本书的重点。首先引入描述放大器非线性特性的一些重要指标及术语，如1dB压缩点、三阶交截点、互调、交调等，然后重点讲述了分析放大器非线性特性的方法——幂级数法和包络仿真法。最后介绍功率放大器的线性化技术——负反馈法、预失真法和前反馈技术。谐波平衡法广泛应用于RF电路及微波电路中的功率放大器、混频器、倍频器、检波器等非线性电路的仿真与设计优化。第5章讨论非线性电路的两种分析方法——谐波平衡法与大小信号分析法。最后一章讨论无线通信接收机中的非线性问题,重点讨论了高线性大动态接收机的设计问题。
　　本书第3章由赵宏飞编写，第5章由向荣编写，第1、2章由张骏凌编写。第4、6章由张玉兴编写，全文由张玉兴审核。
　　本书在编写过程中,得到了电子科技大学研究生院及电子系统工程研究中心（成都赛英科技有限公司）的大力支持,在此表示衷心的感谢。
　　本书疏漏不足之处，敬请读者指正！

　　张玉兴
　　2007年2月于成都

在一般情况下人们总是忽略元器件的非线性，把它们看成线性时不变的，随着计算机技术的发展及日益增长的通信技术与系统的要求，非线性已经成为不能回避的问题。 本书从一个简单的非线性物理现象入门，分析非线性现象并逐步引入一些重要概念。本书分别介绍了电子混沌现象及电路，射频与微波电路非线性有源器件模型，放大器的非线性及线性化技术，非线性电路的两种分析方法，无线通信接收机中的非线性问题等内容。 本书特点 ●重点讲述了分析放大器非线性特性的方法——幂级数法和包络仿真法；并介绍了功率放大器的线性化技术——负反馈法、预失真法和前反馈技术。 ●重点讲述了非线性电路的两种分析方法：谐波平衡法和大小信号分析法。 ●讲述了无线通信接收机中的非线性问题等内容。

出版说明
前言
教学建议
第1章非线性物理初步
11无阻尼单摆的自由振荡
111小角度无阻尼单摆
112任意角度无阻尼单摆——双曲点
113无阻尼单摆的相图与势能曲线
12阻尼振子
13相图法
131相轨迹
132平衡点的类型及其稳定性
14受迫振动
141线性单摆的受迫振动
142杜芬方程的受迫振动
15分岔与奇异吸引子
151简单数学分岔
152平方映射与倍周期分岔
153流体不稳定性与洛伦兹方程
154李雅普诺夫指数与奇异吸引子
16走向混沌的道路
161由倍周期分岔走向混沌
162阵发性混沌
163同步、锁模与混沌
164湍流道路
165保守系统中的不规则运动
第2章电子混沌现象及电路
21外激励非线性LC谐振电路
211单结晶体管混沌电路
212二极管——电感混沌电路
22非线性微分方程混沌特性的模拟电子电路
221非线性常微分方程
222几个电子混沌电路
23弹跳运动的电子模拟
24控制混沌与同步混沌
241控制混沌
242同步混沌与保密通信
第3章射频与微波电路非线性有源器件模型
31二极管
311大信号二极管模型
312混频和检波二极管
313PIN二极管
314变容二极管
32双极型晶体管
321双极型晶体管的几个术语
322双极型晶体管的小信号等效电路
323等效电路中元件的确定
324本征π电路与T电路拓扑之间的等效互换
325非线性双极器件模型
33场效应晶体管FET
331FET介绍
332MOSFET管
333GaAs MESFET和HEMT管
34有源器件参数的提取
341引言
342典型的SPICE参数
343噪声建模
344参数提取方法
345结论
346器件库
347在低电压和近夹断电压情况下的一种新的仿真方法
第4章放大器的非线性及放大器的线性化技术
41非线性电路基本概念与定义
411线性与非线性
412频率的产生
413非线性现象
42放大器中的非线性现象
421线性放大器在通信系统与图像传输系统中的作用
422信号失真特性
423双音包络分析
424调幅调相(AMPM)转换效应
425RF功率放大器中的偏置调制效应
426数字调制系统对RF功率放大器的指标要求
427多载波系统对功率放大器的指标要求
43功率放大器的线性化技术
431负反馈线性化技术
432预失真技术
433前馈技术
44GaAs FET线性功率放大器
441非线性模型
442GaAs FET线性功率放大器的设计
第5章非线性电路设计方法
51非线性电路设计的基本方法
511频谱域分析
512三角恒等式法
513分段线性近似
514贝塞尔函数
515时域分析
516牛顿拉夫森（NewtonRaphson）算法
517准线性法
518谐波平衡法的基本概念
52谐波平衡法和大小信号分析法的原理及应用
521大信号、单音激励下的谐波平衡法
522计算算法
523选择谐波的数目和时间采样
524各算法的比较
53使用转换矩阵的大、小信号分析
531组成转换矩阵
532转换矩阵用于时变电路
533时变电路的多音激励和互调
54扩展的谐波平衡法
541谐波平衡概念的扩展
542傅里叶变换的重新阐明
543近似周期傅里叶变换
第6章无线通信接收机中的非线性问题
61概述
611无线信道的特点和调制的要求
612信道的冲激响应
613多普勒效应
614传递函数
615关于比特、符号和波形
616数字已调载波的频谱
617数字已调载波的解调
618数字调制技术和频谱
62二极管混频器
621二极管混频器的指标
622二极管混频器的结构与工件原理
623混频器的非线性分析
624单二极管混频器的设计
625平衡混频器
63高线性大动态范围接收机指标分析
631噪声特性分析——接收机的噪声系数与灵敏度
632压缩点、最小可检测信号和动态范围
64接收机系统设计
641高线性大动态范围接收机设计方法
642接收机展宽动态范围的设计方法
65无线RF接收机的一些其他问题考虑
651镜像抑制技术
652零中频接收机
主要参考文献