非線性微波電路與系統(tǒng)第十章課件

非線性微波電路與系統(tǒng)第十章文檔非線性微波電路與系統(tǒng)第十章文檔微波振蕩器雙極晶體管：工作頻率低，相位噪聲低，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率高。FET類（包括GaAsMESFET、HEMT、PHEMT和HBT等）：相位噪聲大，結(jié)構(gòu)簡單，便于集成，成本低，可以用于更高的頻率。雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。21微波振蕩器雙極晶體管：21§10.1基本理論

（負(fù)阻振蕩理論）微波振蕩器物理概念：阻抗的實(shí)部為負(fù)，即“負(fù)阻”i(t)Zl(ω)Zs(I0,ω)Vs(t)Гs(ω)源或負(fù)載或振蕩平衡條件幅度平衡條件，決定振蕩器的輸出功率相位平衡條件，決定振蕩器的振蕩頻率或31§10.1基本理論（負(fù)阻振蕩理論）微波振蕩器物理 穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。且受擾動后，正弦電壓和電流仍回到它的穩(wěn)定值。穩(wěn)定振蕩另一種表達(dá)方式：41 穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0§10.1基本理論

微波振蕩器正反饋理論→三極管振蕩器51§10.1基本理論微波振蕩器正反饋理論→三極管振蕩微波振蕩器61微波振蕩器61FET振蕩器的設(shè)計(jì)與FET放大器十分相似，它使用的器件，偏置電路以及S參數(shù)都與放大器相同，只是工作在不穩(wěn)定區(qū)域?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)低噪聲和高頻率穩(wěn)定度，諧振器的設(shè)計(jì)通常也包含在振蕩器的設(shè)計(jì)中，諧振器可以是集中參數(shù)電路，也可以是分布參數(shù)傳輸線、或是腔體、介質(zhì)。頻率調(diào)諧可以采用變?nèi)荻O管或鐵磁材料。微波振蕩器71FET振蕩器的設(shè)計(jì)與FET放大器十分相似，它∴滿足振蕩條件大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號方法與小信號方法類似。在Rogers6010上制作，工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。2）點(diǎn)頻振蕩器輸出功率穩(wěn)定①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；穩(wěn)定振蕩另一種表達(dá)方式：正反饋理論→三極管振蕩器Example:GaAsFET.2）點(diǎn)頻振蕩器1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。微波振蕩器81∴滿足振蕩條件微波振蕩器81一、小信號設(shè)計(jì)方法微波振蕩器91一、小信號設(shè)計(jì)方法微波振蕩器91可以證明，如果輸入端振蕩，輸出端也振蕩；當(dāng)輸出端振蕩時，輸入端也振蕩。微波振蕩器101可以證明，如果輸入端振蕩，輸出端也振蕩；當(dāng)輸出端振蕩時，輸入

這一結(jié)論也可推廣到一個n端口振蕩器，只要一個端口振蕩，其余的端口也必然同時振蕩。微波振蕩器111微波振蕩器111設(shè)計(jì)一個FET振蕩器的一般步驟是：1、potentiallyunstabletransistor,如果不是，則采用反饋元件2、3、4、5、Loadmatchingnetwork微波振蕩器121設(shè)計(jì)一個FET振蕩器的一般步驟是：1、potentiallExample:GaAsFET.(1)(2)微波振蕩器131Example:GaAsFET.(1)(2)微（3）（4）微波振蕩器141（3）（4）微波振蕩器141二、大信號設(shè)計(jì)方法大信號方法與小信號方法類似。大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：1、2、3、微波振蕩器151二、大信號設(shè)計(jì)方法大信號方法與小信號方法三、FET振蕩器的非線性分析

以上采用小信號線性S參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得不到精確預(yù)計(jì)輸出功率和對應(yīng)的負(fù)載阻抗。 FET振蕩器非線性分析方法→Volterra級數(shù)法。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。微波振蕩器161三、FET振蕩器的非線性分析微波振蕩器161FFS(t)S(t)W(t)W(t)FF-PPFF-PP閉環(huán)非線性反饋系統(tǒng)開環(huán)非線性系統(tǒng)閉環(huán)等效電路開環(huán)系統(tǒng)S(t)X(t)W(t)kωωS(t)X(t)W(t)kωωZ(t)微波振蕩器171FFS(t)S(t)W(t)W(t)FF-PPFF-PP閉環(huán)微波振蕩器181微波振蕩器181 由此可求出振蕩器的輸出信號幅度的大小和振蕩頻率的高低，而轉(zhuǎn)移函數(shù)H是由具體的FET等效電路，偏置，工作狀態(tài)和電路拓?fù)渌鶝Q定。微波振蕩器191 由此可求出振蕩器的輸出信號幅度的大小和振蕩頻率的高低，而轉(zhuǎn)五、性能參數(shù)振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度

由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。微波振蕩器2、輸出功率P0

主要取決于器件。201五、性能參數(shù)振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和3、相位噪聲微波振蕩器輸出頻譜中產(chǎn)生的噪聲邊帶。2113、相位噪聲微波振蕩器輸出頻譜中產(chǎn)生的噪聲邊帶。211大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：6、頻率滯后調(diào)諧漂移2）點(diǎn)頻振蕩器1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度相噪為<-70dBc/Hz@1kHz大信號方法與小信號方法類似。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。正反饋理論→三極管振蕩器大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。④由于相位噪聲也可由來自直流電源或耦合到直流偏置電路的噪聲引起，所以直流電源的濾波在減小相位噪聲方面是不可忽視的。變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V大信號方法與小信號方法類似。頻率調(diào)諧可以采用變?nèi)荻O管或鐵磁材料。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。且受擾動后，正弦電壓和電流仍回到它的穩(wěn)定值。雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：振蕩器的溫度變化可以同時影響諧振器的諧振頻率和FET的Гin，從而使振蕩頻率發(fā)生變化。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。要把相位噪聲減至最小，不僅要使用①低噪聲器件，②而且還要使用高的有載Q諧振器，在電壓控制振蕩器中，應(yīng)使用高Q變?nèi)荻O管。③用鎖相振蕩器也可以實(shí)現(xiàn)低的相位噪聲，如晶體振蕩器。④由于相位噪聲也可由來自直流電源或耦合到直流偏置電路的噪聲引起，所以直流電源的濾波在減小相位噪聲方面是不可忽視的。微波振蕩器221大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難4、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變負(fù)載阻抗的變化通過Гin的相位改變可以影響振蕩頻率。這種現(xiàn)象稱為頻率牽引。直流偏壓的變化可以引起FET的S參數(shù)和Гin的變化，因而引起振蕩頻率變化，這種現(xiàn)象稱為推頻。減小推頻的直接方法是在振蕩器的偏置電路中采取穩(wěn)定措施。

①在振蕩器的輸出端加入輸出隔離器或緩沖放大器就可以減小頻率牽引。②采用高Q諧振腔。微波振蕩器2314、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變5、熱穩(wěn)定性→T的變化引起f0和P0的變化振蕩器的溫度變化可以同時影響諧振器的諧振頻率和FET的Гin，從而使振蕩頻率發(fā)生變化。溫度變化也可以使輸出功率減小，甚至可以使振蕩完全停止。溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。諧振器也可以按補(bǔ)償振蕩器頻率的變化進(jìn)行設(shè)計(jì)。微波振蕩器2415、熱穩(wěn)定性→T的變化引起f0和P0的變化6、頻率滯后調(diào)諧漂移7、諧波和假響應(yīng)輸出 可采用濾波器進(jìn)行抑制。在設(shè)計(jì)良好的振蕩器中，引起頻率滯后調(diào)諧漂移的主要原因是由變?nèi)莨苌系臒岷纳⒁鸬?。微波振蕩?516、頻率滯后調(diào)諧漂移7、諧波和假響應(yīng)輸出§

10.2電路拓?fù)?/p>

1）VCO 共柵電路是實(shí)現(xiàn)VCO的最流行的一種，因?yàn)橹恍栌靡粋€非常簡單的反饋電路（一個電感）就可以在很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)電導(dǎo)。2）點(diǎn)頻振蕩器 采用共源電路。在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。微波振蕩器DSGL地261§10.2電路拓?fù)?）VCODR是一個具有高介電常數(shù)的軟磁體，電磁均被封閉在其內(nèi)部及周圍，等效電路為諧振電路，特點(diǎn)是低損耗，高空載Q，低溫度參數(shù)及高介電常數(shù)（30~40）。微波振蕩器271DR是一個具有高介電常數(shù)的軟磁體，電磁均被封閉微波振蕩器281微波振蕩器281調(diào)諧范圍寬振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：相噪為<-70dBc/Hz@1kHz②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。7、諧波和假響應(yīng)輸出4、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。當(dāng)V=O時大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號方法與小信號方法類似。負(fù)載阻抗的變化通過Гin的相位改變可以影響振蕩頻率。正反饋理論→三極管振蕩器在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。要把相位噪聲減至最小，不僅要使用①低噪聲器件，②而且還要使用高的有載Q諧振器，在電壓控制振蕩器中，應(yīng)使用高Q變?nèi)荻O管。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。微波振蕩器291調(diào)諧范圍寬微波振蕩器291§

12.2VCO機(jī)械調(diào)諧變?nèi)荻O管調(diào)諧偏置調(diào)諧YIG調(diào)諧VCO的特點(diǎn)：輸出功率穩(wěn)定

調(diào)諧范圍寬調(diào)諧速度快微波振蕩器301§12.2VCO機(jī)械調(diào)諧VCO的特點(diǎn)：微波振蕩器311微波振蕩器311微波振蕩器321微波振蕩器321微波振蕩器331微波振蕩器331微波振蕩器341微波振蕩器341穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。相位噪聲大，結(jié)構(gòu)簡單，便于集成，成本低，可以用于更高的頻率。振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：在Rogers6010上制作，②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。輸出功率穩(wěn)定大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：當(dāng)輸出端振蕩時，輸入端也振蕩。溫度變化也可以使輸出功率減小，甚至可以使振蕩完全停止。溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；1、potentiallyunstabletransistor,如果不是，則采用反饋元件②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：在設(shè)計(jì)良好的振蕩器中，引起頻率滯后調(diào)諧漂移的主要原因是由變?nèi)莨苌系臒岷纳⒁鸬?。由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。微波振蕩器351穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V微波振蕩器361例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH微波

∵RD＞Rc

∴滿足振蕩條件

∴微波振蕩器371微波振蕩器371當(dāng)V=O時 當(dāng)V=10時微波振蕩器381當(dāng)V=O時 當(dāng)V=10時微波振蕩器3例2V-band(60GHz)微帶GunnVCO微波振蕩器391例2V-band(60GHz)微帶GunnVCO微波振蕩器401微波振蕩器401微波振蕩器411微波振蕩器411X波段PHEMT管VCO的設(shè)計(jì)實(shí)例中心頻率為9.1GHz，調(diào)諧帶寬>200MHz，輸出功率>8dBm，相噪為<-70dBc/Hz@1kHz在Rogers6010上制作，基片厚0.635mm，介電常數(shù)10.2，PHEMT采用HP的ATF36077，變?nèi)莨懿捎肕ACOM的ML46580，微波振蕩器421X波段PHEMT管VCO的設(shè)計(jì)實(shí)例中心頻率為9.1GHz，微波振蕩器431微波振蕩器431微波振蕩器441微波振蕩器441大信號方法與小信號方法類似。調(diào)諧速度快④由于相位噪聲也可由來自直流電源或耦合到直流偏置電路的噪聲引起，所以直流電源的濾波在減小相位噪聲方面是不可忽視的。大信號方法與小信號方法類似。調(diào)諧速度快③用鎖相振蕩器也可以實(shí)現(xiàn)低的相位噪聲，如晶體振蕩器。輸出功率穩(wěn)定變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V相位噪聲大，結(jié)構(gòu)簡單，便于集成，成本低，可以用于更高的頻率。相噪為<-70dBc/Hz@1kHz大信號方法與小信號方法類似。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：1、potentiallyunstabletransistor,如果不是，則采用反饋元件溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。頻率調(diào)諧可以采用變?nèi)荻O管或鐵磁材料。變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V在Rogers6010上制作，以上采用小信號線性S參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得不到精確預(yù)計(jì)輸出功率和對應(yīng)的負(fù)載阻抗。振蕩器的溫度變化可以同時影響諧振器的諧振頻率和FET的Гin，從而使振蕩頻率發(fā)生變化。微波振蕩器451大信號方法與小信號方法類似。微波振蕩器451微波振蕩器461微波振蕩器461在Rogers6010上制作，雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。以上采用小信號線性S參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得不到精確預(yù)計(jì)輸出功率和對應(yīng)的負(fù)載阻抗。振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：溫度變化也可以使輸出功率減小，甚至可以使振蕩完全停止。減小推頻的直接方法是在振蕩器的偏置電路中采取穩(wěn)定措施。大信號方法與小信號方法類似。大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：以上采用小信號線性S參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得不到精確預(yù)計(jì)輸出功率和對應(yīng)的負(fù)載阻抗。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。PHEMT采用HP的ATF36077，F(xiàn)ET類（包括GaAsMESFET、HEMT、PHEMT和HBT等）：工作頻率低，相位噪聲低，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率高。謝謝觀看！在Rogers6010上制作，謝謝觀看！非線性微波電路與系統(tǒng)第十章文檔非線性微波電路與系統(tǒng)第十章文檔微波振蕩器雙極晶體管：工作頻率低，相位噪聲低，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率高。FET類（包括GaAsMESFET、HEMT、PHEMT和HBT等）：相位噪聲大，結(jié)構(gòu)簡單，便于集成，成本低，可以用于更高的頻率。雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。491微波振蕩器雙極晶體管：21§10.1基本理論

（負(fù)阻振蕩理論）微波振蕩器物理概念：阻抗的實(shí)部為負(fù)，即“負(fù)阻”i(t)Zl(ω)Zs(I0,ω)Vs(t)Гs(ω)源或負(fù)載或振蕩平衡條件幅度平衡條件，決定振蕩器的輸出功率相位平衡條件，決定振蕩器的振蕩頻率或501§10.1基本理論（負(fù)阻振蕩理論）微波振蕩器物理 穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。且受擾動后，正弦電壓和電流仍回到它的穩(wěn)定值。穩(wěn)定振蕩另一種表達(dá)方式：511 穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0§10.1基本理論

微波振蕩器正反饋理論→三極管振蕩器521§10.1基本理論微波振蕩器正反饋理論→三極管振蕩微波振蕩器531微波振蕩器61FET振蕩器的設(shè)計(jì)與FET放大器十分相似，它使用的器件，偏置電路以及S參數(shù)都與放大器相同，只是工作在不穩(wěn)定區(qū)域?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)低噪聲和高頻率穩(wěn)定度，諧振器的設(shè)計(jì)通常也包含在振蕩器的設(shè)計(jì)中，諧振器可以是集中參數(shù)電路，也可以是分布參數(shù)傳輸線、或是腔體、介質(zhì)。頻率調(diào)諧可以采用變?nèi)荻O管或鐵磁材料。微波振蕩器541FET振蕩器的設(shè)計(jì)與FET放大器十分相似，它∴滿足振蕩條件大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號方法與小信號方法類似。在Rogers6010上制作，工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。2）點(diǎn)頻振蕩器輸出功率穩(wěn)定①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；穩(wěn)定振蕩另一種表達(dá)方式：正反饋理論→三極管振蕩器Example:GaAsFET.2）點(diǎn)頻振蕩器1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。微波振蕩器551∴滿足振蕩條件微波振蕩器81一、小信號設(shè)計(jì)方法微波振蕩器561一、小信號設(shè)計(jì)方法微波振蕩器91可以證明，如果輸入端振蕩，輸出端也振蕩；當(dāng)輸出端振蕩時，輸入端也振蕩。微波振蕩器571可以證明，如果輸入端振蕩，輸出端也振蕩；當(dāng)輸出端振蕩時，輸入

這一結(jié)論也可推廣到一個n端口振蕩器，只要一個端口振蕩，其余的端口也必然同時振蕩。微波振蕩器581微波振蕩器111設(shè)計(jì)一個FET振蕩器的一般步驟是：1、potentiallyunstabletransistor,如果不是，則采用反饋元件2、3、4、5、Loadmatchingnetwork微波振蕩器591設(shè)計(jì)一個FET振蕩器的一般步驟是：1、potentiallExample:GaAsFET.(1)(2)微波振蕩器601Example:GaAsFET.(1)(2)微（3）（4）微波振蕩器611（3）（4）微波振蕩器141二、大信號設(shè)計(jì)方法大信號方法與小信號方法類似。大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：1、2、3、微波振蕩器621二、大信號設(shè)計(jì)方法大信號方法與小信號方法三、FET振蕩器的非線性分析

以上采用小信號線性S參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得不到精確預(yù)計(jì)輸出功率和對應(yīng)的負(fù)載阻抗。 FET振蕩器非線性分析方法→Volterra級數(shù)法。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。微波振蕩器631三、FET振蕩器的非線性分析微波振蕩器161FFS(t)S(t)W(t)W(t)FF-PPFF-PP閉環(huán)非線性反饋系統(tǒng)開環(huán)非線性系統(tǒng)閉環(huán)等效電路開環(huán)系統(tǒng)S(t)X(t)W(t)kωωS(t)X(t)W(t)kωωZ(t)微波振蕩器641FFS(t)S(t)W(t)W(t)FF-PPFF-PP閉環(huán)微波振蕩器651微波振蕩器181 由此可求出振蕩器的輸出信號幅度的大小和振蕩頻率的高低，而轉(zhuǎn)移函數(shù)H是由具體的FET等效電路，偏置，工作狀態(tài)和電路拓?fù)渌鶝Q定。微波振蕩器661 由此可求出振蕩器的輸出信號幅度的大小和振蕩頻率的高低，而轉(zhuǎn)五、性能參數(shù)振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度

由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。微波振蕩器2、輸出功率P0

主要取決于器件。671五、性能參數(shù)振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和3、相位噪聲微波振蕩器輸出頻譜中產(chǎn)生的噪聲邊帶。6813、相位噪聲微波振蕩器輸出頻譜中產(chǎn)生的噪聲邊帶。211大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：6、頻率滯后調(diào)諧漂移2）點(diǎn)頻振蕩器1、輸出頻率和頻率準(zhǔn)確度相噪為<-70dBc/Hz@1kHz大信號方法與小信號方法類似。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。正反饋理論→三極管振蕩器大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。④由于相位噪聲也可由來自直流電源或耦合到直流偏置電路的噪聲引起，所以直流電源的濾波在減小相位噪聲方面是不可忽視的。變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V大信號方法與小信號方法類似。頻率調(diào)諧可以采用變?nèi)荻O管或鐵磁材料。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。且受擾動后，正弦電壓和電流仍回到它的穩(wěn)定值。雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：振蕩器的溫度變化可以同時影響諧振器的諧振頻率和FET的Гin，從而使振蕩頻率發(fā)生變化。穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。要把相位噪聲減至最小，不僅要使用①低噪聲器件，②而且還要使用高的有載Q諧振器，在電壓控制振蕩器中，應(yīng)使用高Q變?nèi)荻O管。③用鎖相振蕩器也可以實(shí)現(xiàn)低的相位噪聲，如晶體振蕩器。④由于相位噪聲也可由來自直流電源或耦合到直流偏置電路的噪聲引起，所以直流電源的濾波在減小相位噪聲方面是不可忽視的。微波振蕩器691大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難4、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變負(fù)載阻抗的變化通過Гin的相位改變可以影響振蕩頻率。這種現(xiàn)象稱為頻率牽引。直流偏壓的變化可以引起FET的S參數(shù)和Гin的變化，因而引起振蕩頻率變化，這種現(xiàn)象稱為推頻。減小推頻的直接方法是在振蕩器的偏置電路中采取穩(wěn)定措施。

①在振蕩器的輸出端加入輸出隔離器或緩沖放大器就可以減小頻率牽引。②采用高Q諧振腔。微波振蕩器7014、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變5、熱穩(wěn)定性→T的變化引起f0和P0的變化振蕩器的溫度變化可以同時影響諧振器的諧振頻率和FET的Гin，從而使振蕩頻率發(fā)生變化。溫度變化也可以使輸出功率減小，甚至可以使振蕩完全停止。溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。諧振器也可以按補(bǔ)償振蕩器頻率的變化進(jìn)行設(shè)計(jì)。微波振蕩器7115、熱穩(wěn)定性→T的變化引起f0和P0的變化6、頻率滯后調(diào)諧漂移7、諧波和假響應(yīng)輸出 可采用濾波器進(jìn)行抑制。在設(shè)計(jì)良好的振蕩器中，引起頻率滯后調(diào)諧漂移的主要原因是由變?nèi)莨苌系臒岷纳⒁鸬?。微波振蕩?216、頻率滯后調(diào)諧漂移7、諧波和假響應(yīng)輸出§

10.2電路拓?fù)?/p>

1）VCO 共柵電路是實(shí)現(xiàn)VCO的最流行的一種，因?yàn)橹恍栌靡粋€非常簡單的反饋電路（一個電感）就可以在很寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)電導(dǎo)。2）點(diǎn)頻振蕩器 采用共源電路。在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。微波振蕩器DSGL地731§10.2電路拓?fù)?）VCODR是一個具有高介電常數(shù)的軟磁體，電磁均被封閉在其內(nèi)部及周圍，等效電路為諧振電路，特點(diǎn)是低損耗，高空載Q，低溫度參數(shù)及高介電常數(shù)（30~40）。微波振蕩器741DR是一個具有高介電常數(shù)的軟磁體，電磁均被封閉微波振蕩器751微波振蕩器281調(diào)諧范圍寬振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：相噪為<-70dBc/Hz@1kHz②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。7、諧波和假響應(yīng)輸出4、頻率牽引和推頻→負(fù)載的變化引起輸出頻率改變介質(zhì)諧振器是用新型陶瓷材料做成的，具有高的介電常數(shù)。例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。當(dāng)V=O時大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：大信號方法與小信號方法類似。負(fù)載阻抗的變化通過Гin的相位改變可以影響振蕩頻率。正反饋理論→三極管振蕩器在這些應(yīng)用中，一般是使用介質(zhì)諧振器的固定頻率振蕩器。要把相位噪聲減至最小，不僅要使用①低噪聲器件，②而且還要使用高的有載Q諧振器，在電壓控制振蕩器中，應(yīng)使用高Q變?nèi)荻O管。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：雪崩（IMPATT）和耿氏（Gunn)二極管：工作頻率高，噪聲電平比較高，直流到射頻的轉(zhuǎn)換效率很低。微波振蕩器761調(diào)諧范圍寬微波振蕩器291§

12.2VCO機(jī)械調(diào)諧變?nèi)荻O管調(diào)諧偏置調(diào)諧YIG調(diào)諧VCO的特點(diǎn)：輸出功率穩(wěn)定

調(diào)諧范圍寬調(diào)諧速度快微波振蕩器771§12.2VCO機(jī)械調(diào)諧VCO的特點(diǎn)：微波振蕩器781微波振蕩器311微波振蕩器791微波振蕩器321微波振蕩器801微波振蕩器331微波振蕩器811微波振蕩器341穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很小，不滿足上式，直到V0和I0很大到達(dá)某一定值時，上式成立，振蕩趨于穩(wěn)定。振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。相位噪聲大，結(jié)構(gòu)簡單，便于集成，成本低，可以用于更高的頻率。振蕩器的兩個主要性能是它的頻率和輸出功率，但其它性能參數(shù)對微波或毫米波系統(tǒng)的性能也有很大的影響：在Rogers6010上制作，②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。輸出功率穩(wěn)定大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。大信號S參數(shù)可以通過測試儀器或大信號模型獲取，但相對比較困難，他的設(shè)計(jì)步驟如下：當(dāng)輸出端振蕩時，輸入端也振蕩。溫度變化也可以使輸出功率減小，甚至可以使振蕩完全停止。溫度補(bǔ)償電路一般包含在偏置電路中。①建立飽和狀態(tài)模型較為困難；1、potentiallyunstabletransistor,如果不是，則采用反饋元件②HB法只能分析一個外激勵頻率信號去激勵一個非線性電路，而振蕩穩(wěn)定是一個逐漸建立的過程，開始振蕩時的頻率與穩(wěn)定后的振蕩頻率不同，且電路參數(shù)是隨頻率變化的過程。而采用諧波平衡法有以下兩個難點(diǎn)：在設(shè)計(jì)良好的振蕩器中，引起頻率滯后調(diào)諧漂移的主要原因是由變?nèi)莨苌系臒岷纳⒁鸬?。由器件和電路結(jié)構(gòu)決定。微波振蕩器821穩(wěn)定振蕩過程是一個逐步建立起來的瞬態(tài)，振蕩開始時V0和I0很例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH變?nèi)荻O管：Cj(0)=1pF，Vbi=1V微波振蕩器831例耿氏管：RD=10，CD=1pF，LP=1nH微波

∵RD＞Rc

∴滿足振蕩條件

∴微波振蕩器841微波振蕩器371當(dāng)V=O時 當(dāng)V=10時微波振蕩器851當(dāng)V=O時 當(dāng)V=10時微波振蕩器3例2V-b