发布时间:2020-02-17 20:25 原文链接: 微波振荡器的基本原理

基本原理

微波振荡器从电路结构上可以分为反馈型和负阻型两种。反馈型振荡器主要用于低频电路系统,而负阻型振荡器主要用于高频电路系统。所以负阻振荡电路比较适合于射频、微波等频率较高的频率范围,可以利用负阻原理分析和设计微波振荡电路。

在一定电路组态下的微波晶体管可视为一个二端口器件。给予晶体管特定端接地时, 由于非线性负阻特性从而构成双端口负阻振荡器。一个双端口负阻振荡器等效网络包含有源器件(BJT)及反馈电路、谐振网络和输出网络,如图2所示。图中Zr,Zin,Zout和ZL为各端口看进去的输入阻抗,Гr,Гin,Гout和ГL分别表示各端口的反射系数。

图2.双端口负阻振荡器等效模型图2.双端口负阻振荡器等效模型

假设谐振网络的输入阻抗Zr=Rr+jXr, 晶体管网络的输入阻抗Zin=Rin+jXin。根据振荡原理,在没有输入信号,而仅仅依靠电路内部微弱噪声起振的初始状态时,需要满足起振条件:

并且相位相等:

如果谐振器具有较高Q值,它就可以控制振荡器的工作频率。在起振之后,1/Гin会逐渐增加并最终满足下式的关系。|Гr|应该尽可能大。


为了能够将最大的功率传输至负载,起振时,输入阻抗需要满足:


起振后负阻


 会随振幅的增加而线性减小,最终达到稳定状态并满足:


而另一个重要条件是晶体管的稳定性,要发生振荡,晶体管电路需要在全频带或者至少在工作频段不稳定,用稳定系数K<1表示:


式中S11,S12,S21和S22表示晶体管网络的S参数。其中,

 。 [2] 



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