微波电路（西电雷振亚老师的课件）_第9章_射频微波振荡器.pptVIP

介质谐振器与微带电路的耦合参见图9-17。调节谐振器的三维位置就可改变耦合量。 图 9-17 介质谐振器与微带线的耦合 图9 - 18给出各种介质谐振器的安装拓扑。微波场效应振荡器的技术成熟于20世纪80年代, 目前已在各类微波系统中得到使用。 图 9-18 各种微波介质振荡器 图9 - 19 是一个14 GHz微波振荡器实例,微封装后就像普通晶振一样使用。 图 9-19 14GHz介质场效应振荡器 4. 圆柱（方柱）介质谐振器二极管振荡器 图9-20是介质谐振器与体效应二极管振荡器结合的实际结构,这个电路也是成熟振荡器,用途广泛。 图 9-20 X波段介质谐振器GUNN振荡器 图 9 - 21 是介质谐振器与雪崩管振荡器结合的实例, 这是一个频带反射式振荡器。 图 9-21 X波段介质谐振器IMPATT振荡器 5. 微机械振荡器 为了实现K波段以上的振荡器,近年发展起来一种微机械谐振器。它把微带谐振线做在一种特制材料薄膜上,体积小,性能稳定将图9-22（a）中的介质谐振器换成图（b）所示的结构就得到微机械谐振器。图 (c) 是微机械谐振器电路的尺寸, 电路外形尺寸为 6.8 mm×8 mm×1.4 mm。HEMT器件FHR20X的UGS=-0.3 V,UDS=2V,IDS=10mA,f0=28.7GHz, P0=0.6dBm。 图 9-22 微机械振荡器结构示意 图 9-22 微机械振荡器结构示意 图 9-22 微机械振荡器结构示意 9.4 压控振荡器（VCO） 9.4.1 集总元件压控谐振电路 用变容二极管取代谐振回路中的部分电容,即可将振荡器修改成压控振荡器, 这是常用的方法。修改后的谐振电路如图9 - 23 所示。其设计步骤如下: 步骤一: 选用电路结构。首先, 计算K=fmax/fmin: 若K1.4,变容二极管与一个固定值电容串联; 若K1.4,两个变容二极管并联。 步骤二: 确定VCO电路使用场合。若单独应用,则需要使用微调电容来调整fmax和固定值电容来增加温度补偿; 若用于锁相环,一般情况下,可以不用微调电容与固定电容。 步骤三: 估算等效谐振电容Cr。 Cr=固定电容＋可调电容＋有源元件等效电容＋离散电容。  等效谐振电容也可以利用表 9-5 估算。 图 9-23 VCO谐振电路 表9-5 等效谐振电容估算表 步骤四: 计算最大调整电容CTmax。  CTmax=(K2-1)·Cr+K2·Cmin  其中K与Cr的值可由步骤一与步骤三获得,而Cmin可由厂商提供的变容二极管的元件资料中取得,且其对应的最大电容值Cmax必须比最大调整电容CTmax稍大些。 步骤五: 计算谐振电感L。 也可以参考表 9-6 来选定谐振电感值,以避免选用的变容二极管的Cmin值过小,不实际。 表9 - 6 估算谐振电感值 步骤六: 决定R与Cs值。 电阻R与旁路电容Cs的主要作用是阻隔调谐电路与射频电路的耦合干扰。R值太小,则不能达到去耦效果,太大则会因变容二极管的漏电流的交流成分而造成噪声调制。在特殊情况下，可以用射频扼流圈替代。一般地,R值约为30kΩ左右,而Cs值则视振荡频段而不同,约在10～1000pF之间。 9.4.2 压控振荡器电路举例 图 9-24、图9-25、图9 - 26、图 9 - 27 给出了几个压控振荡器电路实例,供参考。 图 9-24 压控振荡器电路 图 9-25 变容管的两种连接方式 图 9-26 3～6 GHz宽带微波压控振荡器 (a) 原理图; (b) 微带板; (c) 频带特性 图 9-27 X波段MMIC宽带微波压控谐振器频带特性 9.5 变容管倍频器 采用倍频方案,可以在高频段得到低频段的频率精确度。现代有很多射频/微波系统中采用倍频器＋功放实现发射机,其基本原理和应用参见第11、 13章。 倍频器的原理是变容管的能量与频率的关系,详细内容在第11章介绍。这里给出一个电路实例。图9 - 28 是100 MHz→1700 MHz的倍频器原理图。 图 9-28 17倍频器电路 ② 若选用电感,公式为 若选用等效传输线（阻抗Z0）, 长度为 （2） 谐振电路: ① 若选用电容,公式为 若选用等效传输线(阻抗Z0), 长度为 ② 若选用电感,公式为 若选用等效传输线（阻抗Z0）,长度为 (3） 输出负载匹配电路: ① 若Im［ ZL1a］0,则选用串联电容或等效匹配传输线： ② 若Im［ ZL1a］0,则选用并联电感或等效匹配传输