第11讲-射频微波振荡器
解：（1）确认晶体管的不稳定性
K
1 S11 S 22 2 S12 S 21
2
2
2
0.975
由于k小于1，则晶体管确实具有不稳定性。
21
第9章 射频/ （2）根据输入稳定性判定圆确定输入端口的反射系数
( S11 S 22 ) 圆心 C 0 . 27 57 in 2 2 S 11 半径 r S12 S 21 0.82 in 2 2 S11
K
1 S11 S 22 2 S12 S 21
2
2
2
0.25
8
第9章 射频/
基极接电感的BJT网络结构
晶体管 S参量
晶体管阻 抗参量
+
电感阻 抗参量
jL jL jL jL
2.17 j 0.097 0.42 j 3.43 95.23 j 303.06 6.88 j 321.03
第9章 射频/
第9章 射频/微波振荡器
9.1 振荡器的基本原理
9.2 集总参数振荡器
9.3 微带线振荡器 9.4 压控振荡器（VCO） 9.5 变容管倍频器
1
第9章 射频/
9.1 振荡器的基本原理
9.1.1 振荡器的指标
频率精度 频率温漂 年老化率 绝对精度和相对精度 热胀冷缩引起的尺寸变化会导致振荡器的频率偏移 随着时间的推移,振荡器的输出频率也会偏移 电源的纹波或上电瞬间会影响振荡器的频率精度
基极接电感的BJT网络结构S参量
可见，最不稳定的状态 （k为最小值）出现在基 极电感等于0.6nH的时候， 在GHz频段内，即使是一 段导线也可以在晶体管的 基极上产生我们需要的电 感量。 9
第9章 射频/ 如果振荡器在一个端口振荡,它必然在另一个端口同时振荡
1 G ' S11
S 11 S11
检查K值是否小于1
有源器 件Z [ a]
计算出负载稳定圆和振 源稳定圆的圆心与半径
二端口有源 电路 [Z m] 反馈电 路Z [ f]
图 9-3 有源器件与反馈电路的串联
*若K值不够小,可使用射极或源极增加反馈电路来降低K值，如上图所示。图 11 中,［Zm］＝［Za］＋［Zf］
第9章 射频/ 设计一个谐振电路
18
第9章 射频/
9.2 集总参数振荡器
9.2.1 设计实例
设计一个800MHz放大器。电源为12V DC,负载阻抗
为50Ω。晶体管AT41511的S参数如表9-3所示。(UCE=８ Ｖ, IC=25mA,Z0=50Ω, TA=25℃)
Байду номын сангаас
19
第9章 射频/
选用18pF的电容做反馈电路，使 k值从1.021变为-0.84 选用11.5 pF电容做谐振电路， 设其内电阻为2.5Ω,将Γs1经 1/S22′映射公式转换成ΓL1,并 标记到|ΓL|=1的史密斯圆图上, 可得落于|Γs|< 1及|ΓL|<1的交 叉区域,即稳定振荡区内 选定一接近值ΓL1a,使得其对应 的阻抗值ZL1a=50+j250Ω的实数 部分Re［ZL1a］＝50Ω等于输出 负载阻抗RL=50Ω 将新值ΓL1a经1/S11′映射转换成 新值Γs1a,其绝对值（=0.878） 确实小于原先选定的Γs1的绝对 值（=0.914）,符合起振条 件,|Γs1|>|Γs1 选用电感来设计输出负载匹配电 20 路,经公式计算可得其值为50nH
负载
放大器
M3 谐 振 器
双口 晶体管 振荡器
M4 匹 配 网络
负载
图 9-2 放大器和振荡器设计方框图
6
第9章 射频/ 而对于振荡器设计来说,为了产生振荡,S11′和Ｓ22′均大于 1。振荡条件可以表示为 k<1 ΓGS11′ =1 ΓLS22′ =1 （9-1） （9-2） （9-3）
保证稳定系数都应该小于1,如果不满足这个条件,则应该改变公共端或加 正反馈； 必须加无源终端ΓG和ΓL,以便使输入端口和输出端口谐振于振荡频率； 由于|ΓG|和|ΓL|均小于1,式（9-2）和式（9-3）就意味着|S11′ |>1 和 |S22′ |>1； 如果式（9-2）得到满足,则式（9-3）亦必定满足,反之亦然。换句话说, 如果振荡器在一个端口振荡,它必然在另一个端口同时振荡。
1 S 11G L S 22 DG
1 S11G 1 ' S 22 S 22 DG
' S 22 S 22
1 L ' S 22
10
第9章 射频/ 利用［S］参数来设计一个振荡器 确定振荡频率与 输出负载阻抗 确定振荡频率下的 晶体管的S参数 计算稳定因 子K的值
1 突变结 10
化大 , 意味着频率低端灵敏度
U/V
放大到合适的范围。
供电电源 结构尺寸
图 9-1 变容管的调谐特性
5
第9章 射频/ 9.1.2 振荡器的原理 振荡器设计与放大器设计很类似。对于负载来说,并 不知道是被接到振荡器,还是被接到放大器。
信号 发生器
~
M1 匹 配 网络
双口 晶体管
M2 匹 配 网络
13
1 至 经 S 映 射 s平 面 11
s1 a s1
L 1a
s平 面
1 至 经 S 映 射 L平 面 22
L平 面
L 1
图 9-5 振荡器设计图示
第9章 射频/ 9.1.3 振荡器常用元器件 1. 有源器件 用于射频/微波振荡器的有源器件及使用频段见下表。
14
第9章 射频/ 2. 谐振器 用于射频 /微波振荡器的谐振器及使用频段见下表。 一般以振荡器的成本、指标来选择谐振器。
工作 频率
电源牵引
负载牵引
振动牵引 相位噪声
振荡频率会受到负载的影响
谐振腔或晶振等频率敏感元件随机械振动的形变会影响 输出频率 输出信号的时域抖动的频域等效
2
第9章 射频/
输出功率
如果振荡器有足够的功 率输出 降低振荡器内谐振器的有载Q值，导致 功率随温度变化而变化
选用稳定的晶体管或采 用补偿的办法,也可增加 稳幅电路
由于 Cin rin和 S 22 1， 稳定区在阴影圆外。
设计振荡器的输入稳定性判定圆
22
第9章 射频/ 从理论上讲，稳定性判定圆内的任何ГS都能满足我们的要求。 然而在实际工作中，我们希望选用能够导致最大输出反射系 数的ГS值：
S12 S 21 out S 22 S 1 S11S -1 可见当S S11 时，out 有最大值。此时，输出 反射系数趋于无穷大，
(a )
20.00
dB|S11|c kt ＝ Os c_a 41511
15.80 11.60 7.40 3.20
－ 1.00 0.00
0.20
0.40
0.60
0.80 FR EQ[GHz]
1.00
1.20
1.40
1.60
(b )
图 9-8 800 MHz振荡器设计结构
第9章 射频/
例：集总元件固定频率振荡器的设计 已知在共基极电路中使用的BJT是Philips半导体公司生产 的BFQ65。在直流偏置条件VCE=3V，VBE=0.9V，工作频率为 1.5GHz的条件下测得该晶体管的s参量为：S11=1.47∠125°， S12=0.327 ∠130°，S21=2.2 ∠-63°，S22=1.23 ∠-45°。请设 计一个在f=1.5GHz频率点的串联反馈振荡器。
*一般使用并联电容Zs,将其反射系数 Γs转换成ΓL1,并将其标记到 |ΓL1|=1的圆图上。
映 射 至 平 面 L | s |＞ 1 b 负 载 稳 定 圆 | s －A|＝ b (| s |＝ 1) | L |＝ 1
| s |＝ 1
A
L1
1
' S 22 m
1 S12 m S 21m S 1 S 22 m 1 S11m S 1
15
第9章 射频/ 3. 振荡器
图（ a ）是射频 / 微波振荡器原 始等效电路 , 振荡器供出能量等 效为负阻 , 负载吸收能量是正电 Zg/rG 阻 , 这个电路对于各种振荡器都 是有效的 , 只是在二极管振荡器 中概念更直观。 图（b）是栅极反馈振荡器，常 用于变容管调谐和各种传输线谐 振器振荡器 , 工作于串联谐振器 的电感部分。 图（ c ）是源极反馈振荡器 , 常 用于 YIG 调谐、 介质谐振器和传 输线谐振器振荡器 , 工作于并联 谐振器的电容部分。在微波频段 , 反馈电容 C1 就是器件的结等效电 容。 图（d）是交叉耦合反馈电路。
增加一级放大器
增加成本和噪声
降低振荡器的噪声,让振荡器输出功率 小一些,可降低谐振器的负载
3
第9章 射频/
调谐范围
调谐带宽指标 调谐的最大频率和最小频率
调谐范围
变容管的电压范围或YIG的电流范围
调谐灵敏度
调谐灵敏度近似地在中心频率的小范围 内测量 最大调谐灵敏度/最小调谐灵敏度
调谐灵敏度比
调谐时间
S12 S 21L S11 DL 1 S 22 L 1 S 22 L
D S12 S21 S11S22
1 1 S 22 L G S11 DL S11
G S11 - DLG 1- S22L
S12 S 21L S 22 DG 1 S11L 1 S 11G
可知L 0即Z L Z 0 50
在实际应用中要实现完全的50Ω匹配几乎是不可能的。如果 选择该条件，振荡器将对负载阻抗的变化十分敏感，负载如 果稍微偏离50Ω则会导致振荡器完全停振。
-1 因此，应选择非常靠近 S11 的S 值。
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第六章微波振荡器
（a）阻抗轨迹下移
（b）阻抗轨迹上移
工作点的跳变现象——双/多调谐振荡器
20
§6.4
负阻振荡器电路
负阻振荡器的设计
•二极管负阻器件的大信号等效阻抗 极管负阻器件的大信号等效阻抗 ：通常采用测试方法获 通常采用测试方法获 得器件的值。 •匹配电路设计：设计的匹配电路应使振荡器满足起振条件、 平衡条件及最大输出功率要求。此外，还应考虑振荡器的稳 定性。 •直流偏置电路 ：直流偏置电路应尽量减小对振荡器的影响。 直流偏置电路应 减小对振荡器的影响 •频率调谐：频率调谐可以采用机械的、电子的、数字的和 光的调谐方式 尤以机械和电子调谐方式为主 光的调谐方式，尤以机械和电子调谐方式为主。
8
工作原理
•Gunn管的结构比较简单，它是采用一块矩形立方体 的N-GaAs材料 的N GaAs材料，在两端制备欧姆接触构成。N 在两端制备欧姆接触构成 N-GaAs的 GaAs的 导带具有双能谷结构，如图6.2所示。
电子能量
1 8000 cm2 V s 2 200 cm2 V s
(b) 雪崩二极管的 电流 电压波形 电流-电压波形
雪崩管的应用
•雪崩管是一种低阻抗器件，射频阻抗通常只有几 个欧姆 因而只有选用与器件相适应的振荡电路和 个欧姆，因而只有选用与器件相适应的振荡电路和 结构，才能发挥器件的最大功率并稳定工作； •雪崩管的结温是影响器件寿命的一个主要因素， 结温每升高20℃～30℃，寿命就会降低一个量级。 •雪崩管也有Si和GaAs两种材料的产品，相同频率 下 Si雪崩管的输出功率将大于GaAs 尤其在毫米 下，Si雪崩管的输出功率将大于GaAs，尤其在毫米 波波段更是如此。
11
§6.3
负阻振荡器的一般理论
射频与微波信号发生器工作原理
射频与微波信号发生器工作原理射频与微波信号发生器的工作原理是基于射频电子学和微波工程的理论原理。
这些原理涉及到电磁学、电子器件、射频电路和信号处理等领域，需要深入的专业知识。
以下将从基本概念、工作原理、应用领域及发展趋势等方面展开介绍。
一、基本概念1.1 射频信号与微波信号射频（Radio Frequency，RF）信号通常指在300 kHz至1 GHz范围内的电磁波信号，而微波（Microwave）信号则指频率在1 GHz至300 GHz范围内的电磁波。
射频与微波信号的特点是在传输和处理过程中，有较高的频率、短波长和较高的传输能力。
1.2 信号发生器信号发生器是一种电子仪器，用于产生各种频率、振幅和波形的信号。
在射频与微波工程领域中，信号发生器通常用于产生射频和微波信号，包括正弦波、方波、脉冲等信号，以供射频测试、通信、雷达、微波加热等应用的需求。
二、工作原理2.1 振荡器原理射频与微波信号发生器的核心部件是振荡器。
振荡器实质上是一种能够产生连续振荡的电路，它能够将直流电能转换为无线电频率的交流电能输出，是信号发生器产生射频与微波信号的基础。
振荡器的振荡原理主要包括对振荡电路中的负反馈、放大元件（如晶体管、场效应管、二极管）、振荡电路的谐振条件等的分析。
当振荡电路处于稳定的谐振状态时，将会产生稳定的射频或微波信号输出。
2.2 频率合成原理在实际应用中，需要产生不同频率的射频与微波信号，这就需要用频率合成技术来实现。
频率合成技术通常采用数字频率合成（DDS）或模拟频率合成的方法，它能够通过对不同频率的信号进行合成从而获得所需频率的信号输出。
三、应用领域射频与微波信号发生器在通信、雷达、无线电测试、科学研究、医学成像、微波加热等领域有广泛的应用。
在通信领域，射频与微波信号发生器用于产生各种载波信号、调制信号，用于移动通信、卫星通信和无线局域网等系统。
在雷达系统中，信号发生器用于产生雷达脉冲信号和各种波形信号。
第六章微波振荡器
频率调谐：频率调谐可以采用机械的、电子的、数字的和 光的调谐方式，尤以机械和电子调谐方式为主。
13:25
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微波固态电路
微波振荡器
负阻振荡器基本电路
微带型负阻振荡器 同轴腔负阻振荡器 波导腔负阻振荡器 鳍线振荡器 YIG调谐振荡器
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（也可先混频在中频鉴相或采用取样锁相）
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微波固态电路
微波振荡器
外腔稳频振荡器电路
A 调谐螺钉 1
加偏置
A 高 Q 稳频腔 B 雪崩管
雪崩管 A′
(a)反射式高Q腔稳频
λg 变换段 4
Gunn管与适当的振荡电路连接时，便可得到各种模式的振 荡，其优点是噪声大大低于雪崩管。
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微波振荡器
工作原理
Gunn管的结构比较简单，它是采用一块矩形立方体的NGaAs材料，在两端制备欧姆接触构成。N-GaAs的导带具 有双能谷结构，如图6.2所示。
微波固态电路
微波振荡器
第六章 微波振荡器
教师：宋开军
13:25
电子科技大学电子工程学院
2
微波固态电路
IFT AGC
微波振荡器
发射模块
PA
×5
×4
PLL1
频率源
PLO
PLL2
×5
二中频 （ IFS）
一中频
双
×2
工
LNA
接收模块
fs fT
振荡器: 使用有源非线性器件（如二极管和晶体管）以及无源谐振元件， 将DC转换成稳态微波信号；
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微带型负阻振荡器 同轴腔负阻振荡器 波导腔负阻振荡器 鳍线振荡器 YIG调谐振荡器
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A 调谐螺钉 1
加偏置
A 高 Q 稳频腔 B 雪崩管
雪崩管 A′
(a)反射式高Q腔稳频
λg 变换段 4
Gunn管与适当的振荡电路连接时，便可得到各种模式的振 荡，其优点是噪声大大低于雪崩管。
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工作原理
Gunn管的结构比较简单，它是采用一块矩形立方体的NGaAs材料，在两端制备欧姆接触构成。N-GaAs的导带具 有双能谷结构，如图6.2所示。
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PLO
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×5
二中频 （ IFS）
一中频
双
×2
工
LNA
接收模块
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振荡器: 使用有源非线性器件（如二极管和晶体管）以及无源谐振元件， 将DC转换成稳态微波信号；
微波振荡器
硅三极管微波振荡器
硅三极管微波振荡器是微波通信和测量中十分重要的部件，它的主要特点是调频噪声与相位噪声低、频率温 度稳定性高，其成就可大致分两个方面，即高性能三极管介质谐振振荡器（DRO）和超小型的微波单片集成电路 压控振荡器（MMIC VCO）。
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图1.微波频综锁相环振荡器
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络包含有源器件（BJT）及反馈电路、谐振络和输出络， 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。
设计技术
直接模拟频率合成技术
直接模拟频率合成技术是由晶体参考源产生标准参考频率，再经谐波发生器产生一系列谐波，然后经混频、 分频和滤波电路等处理产生更多的频段和频点。直接模拟频率合成技术的模拟电路比较多，电路设计复杂，而且 也会带来一些杂散、谐波间接频率合成是指利用锁相技术实现频率合成，它运用负反馈的方法把一个电调谐振荡器（如压控振荡器或 介质振荡器）与参考信号相，实现输入、输出信号的同步及频率变换。锁相环路是根据反馈络的不同，可以分为 混频锁相环、分频锁相环和小数分频锁相环。随着电子技术和电子元器件水平的提高，集成度越来越高，整数分 频器和小数分频器已同时集成到锁相芯片中。在频率合成领域，锁相环路已得到广泛的应用。
数字频率合成技术
数字频率合成技术与其他频率合成技术在方法上有很大不同，数字式频率合成（DDS）技术是利用全数字技 术和计算技术相结合实现的新一代频率合成技术。DDS主要由相位寄存器、相位累加器、正弦查询表、数模转换 器、模拟滤波器组成。
硅三极管微波振荡器是微波通信和测量中十分重要的部件，它的主要特点是调频噪声与相位噪声低、频率温 度稳定性高，其成就可大致分两个方面，即高性能三极管介质谐振振荡器（DRO）和超小型的微波单片集成电路 压控振荡器（MMIC VCO）。
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图1.微波频综锁相环振荡器
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络包含有源器件（BJT）及反馈电路、谐振络和输出络， 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。
设计技术
直接模拟频率合成技术
直接模拟频率合成技术是由晶体参考源产生标准参考频率，再经谐波发生器产生一系列谐波，然后经混频、 分频和滤波电路等处理产生更多的频段和频点。直接模拟频率合成技术的模拟电路比较多，电路设计复杂，而且 也会带来一些杂散、谐波间接频率合成是指利用锁相技术实现频率合成，它运用负反馈的方法把一个电调谐振荡器（如压控振荡器或 介质振荡器）与参考信号相，实现输入、输出信号的同步及频率变换。锁相环路是根据反馈络的不同，可以分为 混频锁相环、分频锁相环和小数分频锁相环。随着电子技术和电子元器件水平的提高，集成度越来越高，整数分 频器和小数分频器已同时集成到锁相芯片中。在频率合成领域，锁相环路已得到广泛的应用。
数字频率合成技术
数字频率合成技术与其他频率合成技术在方法上有很大不同，数字式频率合成（DDS）技术是利用全数字技 术和计算技术相结合实现的新一代频率合成技术。DDS主要由相位寄存器、相位累加器、正弦查询表、数模转换 器、模拟滤波器组成。
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设计实例
雷达系统的设计实例包括气象雷达、军事雷达、航空雷达 等。在设计过程中，需要考虑目标的探测精度、跟踪速度 、抗干扰能力等因素，同时还需要考虑设备的可靠性、可 维护性和成本等因素。
卫星通信系统设计实例
要点一
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信号分析
信号分析概述
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无线通信系统主要由发射机、接收机、天线和传输媒介等部分组成。发射机负责将信号转换为电磁波并发送出去，接 收机则负责接收电磁波并将其还原为信号。天线的作用是发射和接收电磁波，传输媒介则负责传输电磁波。
设计实例
无线通信系统的设计实例包括移动通信基站、无线局域网路由器、广播发射机等。在设计过程中，需要 考虑信号的覆盖范围、系统容量、传输速率、抗干扰能力等因素，同时还需要考虑设备的可靠性、可维 护性和成本等因素。
挑战
混频器的性能受到非线性效应、噪声 和失真等因素的影响，需要精心设计 和优化。
振荡器
种类
原理
振荡器可分为LC振荡器、 晶体振荡器和负阻振荡
器等。
振荡器通过正反馈和选频网 络，使电路产生自激振荡，
输出一定频率的信号。
射频通信电路7_射频振荡器
超 前 滞 后 网 络
R1
Rf=2Ri
+
v1
C1 C2
R2
v2
vi - A
Ri
Vout
蔡竟业 jycai@
F(jω) 1/3
R1 = R2 , C1 = C2
1 f0 = 2π RC
f0 f
反馈网络的转移特性曲线 平衡时 vi = 0 对v1同相放大，对v2反相放大 同相放大， 同相增益 反相增益
L X1 C1 C2 C3
2π LC 1 1 1 1 = + + C C1 C2 C3 C3 C1 , C2
f0 =
1
Clapp振荡器原理图 Clapp振荡器原理图
蔡竟业 jycai@
Clapp振荡器中 远小于C Clapp振荡器中C3远小于C1、C2，从而 振荡器中C 振荡频率主要取决于C 振荡频率主要取决于C3、L。而C1、C2决定 反馈系数，可以取值较大， 反馈系数，可以取值较大，电路振荡频率不 易受后级影响，振荡频率调整方便， 易受后级影响，振荡频率调整方便，因此为 实际电路较多采用。 实际电路较多采用。 • 负阻振荡器
1.放大电路; 2.反馈网络; 3.选频回路;4.电源. 1.放大电路 2.反馈网络 3.选频回路 电源 放大电路; 反馈网络; 选频回路;4.电源.
Vi + 合成器 V4 V2 Ad 放大器 V3
V2 = Vi − V4 , V4 = β V3 , V3 = AdV2 Vout V3 Ad ∴V3 = Vi , = = = Al 1 + β Ad Vi Vi 1 + β Ad
Vout R f = +1 = 3 v1 Ri Vout R f = +1 = 3 v2 Ri
R1
Rf=2Ri
+
v1
C1 C2
R2
v2
vi - A
Ri
Vout
蔡竟业 jycai@
F(jω) 1/3
R1 = R2 , C1 = C2
1 f0 = 2π RC
f0 f
反馈网络的转移特性曲线 平衡时 vi = 0 对v1同相放大，对v2反相放大 同相放大， 同相增益 反相增益
L X1 C1 C2 C3
2π LC 1 1 1 1 = + + C C1 C2 C3 C3 C1 , C2
f0 =
1
Clapp振荡器原理图 Clapp振荡器原理图
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Clapp振荡器中 远小于C Clapp振荡器中C3远小于C1、C2，从而 振荡器中C 振荡频率主要取决于C 振荡频率主要取决于C3、L。而C1、C2决定 反馈系数，可以取值较大， 反馈系数，可以取值较大，电路振荡频率不 易受后级影响，振荡频率调整方便， 易受后级影响，振荡频率调整方便，因此为 实际电路较多采用。 实际电路较多采用。 • 负阻振荡器
1.放大电路; 2.反馈网络; 3.选频回路;4.电源. 1.放大电路 2.反馈网络 3.选频回路 电源 放大电路; 反馈网络; 选频回路;4.电源.
Vi + 合成器 V4 V2 Ad 放大器 V3
V2 = Vi − V4 , V4 = β V3 , V3 = AdV2 Vout V3 Ad ∴V3 = Vi , = = = Al 1 + β Ad Vi Vi 1 + β Ad
Vout R f = +1 = 3 v1 Ri Vout R f = +1 = 3 v2 Ri
振荡器
振荡器
电子元件
01 简介
03 单位 05 工作原理
目录
02 定义 04 分类 06 使用流程
07 注意事项
09 发展状况
目录
08 与谐振器
振荡器（oscillator）是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，其构成的电路 叫振荡电路。振荡器主要可以分成两种：谐波振荡器（harmonic oscillator）与弛张振荡器（relaxation oscillator）。
低频振荡器（low-frequency oscillator，或称LFO）是指产生频率在0.1赫兹到10赫兹之间交流讯号的振 荡器。这个词通常用在音讯合成中，用来区别其他的音讯振荡器。
振荡器主要可以分成两种：谐波振荡器（harmonic oscillator）与弛张振荡器（relaxation oscillator）。
在以前，时常会把谐振器和振荡器搞混。
发展状况
数显水浴恒温振荡器日本金石、始建于1948年的NibonDempaKogyo公司和美国摩托罗位、韩国的Sunny－Emi 等公司，都是生产石英晶体器件较大的厂商。中国生产石英晶体振荡器等元器件的单位有原电子工业部第十研究 所、北京707厂、国营第875厂和一些合资企业等。中国对人造石英晶体及其元器件的研究开发起步较早，拥有的 生产能力也较大。就石英晶体振荡器而言，与国外先进水平比较，主要是在片式化、小型化、高频化和频率温度 特性等方面还存在差距。尽快缩小这些差距，进一步扩大生产规模，提高产品性价比，是提高在国际市场上竞争 力的必由之路。与此同时，还要跟踪该器件发展的新动向，如视频发生器等振荡器的研究与应用 。
定义
振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直 流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含 了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡 器”。
电子元件
01 简介
03 单位 05 工作原理
目录
02 定义 04 分类 06 使用流程
07 注意事项
09 发展状况
目录
08 与谐振器
振荡器（oscillator）是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，其构成的电路 叫振荡电路。振荡器主要可以分成两种：谐波振荡器（harmonic oscillator）与弛张振荡器（relaxation oscillator）。
低频振荡器（low-frequency oscillator，或称LFO）是指产生频率在0.1赫兹到10赫兹之间交流讯号的振 荡器。这个词通常用在音讯合成中，用来区别其他的音讯振荡器。
振荡器主要可以分成两种：谐波振荡器（harmonic oscillator）与弛张振荡器（relaxation oscillator）。
在以前，时常会把谐振器和振荡器搞混。
发展状况
数显水浴恒温振荡器日本金石、始建于1948年的NibonDempaKogyo公司和美国摩托罗位、韩国的Sunny－Emi 等公司，都是生产石英晶体器件较大的厂商。中国生产石英晶体振荡器等元器件的单位有原电子工业部第十研究 所、北京707厂、国营第875厂和一些合资企业等。中国对人造石英晶体及其元器件的研究开发起步较早，拥有的 生产能力也较大。就石英晶体振荡器而言，与国外先进水平比较，主要是在片式化、小型化、高频化和频率温度 特性等方面还存在差距。尽快缩小这些差距，进一步扩大生产规模，提高产品性价比，是提高在国际市场上竞争 力的必由之路。与此同时，还要跟踪该器件发展的新动向，如视频发生器等振荡器的研究与应用 。
定义
振荡器简单地说就是一个频率源，一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直 流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”，其涵义就暗指交流，振荡器包含 了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化，这样的装置就可以称为“振荡 器”。
第11讲射频微波振荡器
0.20
0.40
0.60
0.80 FR EQ[GHz]
1.00
1.20
1.40
1.60
(b )
图 9-8 800 MHz振荡器设计结构
选用电感来设计输出负载匹配电 20 路,经公式计算可得其值为50nH
第9章 射频/微波振荡器 例：集总元件固定频率振荡器的设计 已知在共基极电路中使用的BJT是Philips半导体公司生产 的BFQ65。在直流偏置条件VCE=3V，VBE=0.9V，工作频率为 1.5GHz的条件下测得该晶体管的s参量为：S11=1.47∠125°， S12=0.327 ∠130°，S21=2.2 ∠-63°，S22=1.23 ∠-45°。请设 计一个在f=1.5GHz频率点的串联反馈振荡器。
将新值Γ L1a经1/S11′映射转换成 新值Γ s1a,其绝对值（=0.878） 确实小于原先选定的Γ s1的绝对 值（=0.914）,符合起振条 件,|Γ s1|>|Γ s1
(a )
20.00
dB|S11|c kt ＝ Os c_a 41511
15.80 11.60 7.40 3.20
－ 1.00 0.00
3
第9章 射频/微波振荡器 调谐范围
调谐带宽指标 调谐的最大频率和最小频率 变容管的电压范围或YIG的电流范围
调谐范围
调谐灵敏度
调谐灵敏度近似地在中心频率的小范围 内测量 最大调谐灵敏度/最小调谐灵敏度
调谐灵敏度比
调谐时间
最大调谐范围所用的时间
4
第9章 射频/微波振荡器 在低电压时,变容管电容 最大。低电压时 , 电容的大范 围变化会引起频率的范围变 化大 , 意味着频率低端灵敏度
第9章 射频/微波振荡器
第九章 射频微波振荡器
RT
S12 S 21 |S
' 2 22
'
'
| | |
' 2
0.665
因为|S11’|＝2.1>1,所以稳定区域在圆内，如图所示。在 选择 T 时，存在的自由度很大，但是一个目的是使得 in 取大值，经过多次选择选取稳定圆相对一边的 图
振荡器基本指标
1 频率精度
2 频率稳定度（PPM/℃）
典型频率稳定度2 PPM/℃～0.5 PPM/℃
3 电源牵引（Hz/V）
4 AM和FM噪声（dBc/Hz）-相位噪声 是输出信号的时域抖动的频域等效 典型相噪在偏离载波10KHz处为－80dBc～－110dBc 5 谐波（dBc） 6 调谐范围（MHz/V）
所选终端反射系数对应的终端阻抗为 ZT 20 j 35 对应输入端的输入反射系数为 ' ' S12 S 21T ' in S11 3.96 2.4 ' 1 S 22T 输入阻抗为 Z in 84 j1.9 根据振荡器负载端阻抗的选择公式可得
ZL Rin 3 jX in 28 j1.9
正弦振荡器的基本工作原理
输出电压表示为
V0 ( ) AVi ( ) H ( ) AV0 ( )
其中A为放大器电压增益，H(ω)为反馈网络的传递函数
V0 ( ) A 1 AH ( ) Vi ( )
在某个频率下，上式分母成为零，就有可能在输入电压 为零时输出电压不为零，因此形成振荡器。这叫奈奎斯 特准则(Nyquist)。与放大器设计不同，振荡器依赖于不 稳定性电路
对于该矩阵方程，若电路第i节点接地，则矩阵方程 可以消去第i行和列，使矩阵阶数减1。若两个节点连 接在一起，则矩阵相应行和列相加
西电_射频微波教程11
et
et
et
kt22et
ds
(11-24)
dV (z) jLI dz
dI (z) jCV dz
(z) (z)
(11-25)
三、从双导线到波导
广义传输线方程。 作为注记：对于TEM情况，可以证明
t2et 0
(11-26)
从上面可以看出：任意波导的情况在z方向都可以作为 广义传输线。波导作为对于双导线的一种否定，而其 结果则是上升到更高的广义传输线。所以，双导线的 一切(包括Smith圆图)都可以用到波导方面。
类似地
j t ( z E z ) t t H t t ( t H t ) t 2 H t
可以得到
t
(zEz
)
t2Ht
j
(11-21)
于是TM的两个方程是
二、广义传输线理论
z z
Ht z
Ht z
jEt
j
Ht
t2 Ht k2
令
L
C
s s
ht
1 2
二、广义传输线理论
清 是 线楚都的地有几看 何 出 因因： 子子有Z；0关—不。—同特点性是阻特抗性与阻η抗—Z—0还波与阻ln抗 ba 的 —共—同传点输
特性阻抗
媒质特性
空
间
特
Z0
几何特性
性
二、广义传输线理论
Case 2 TE 情况(Ez=0)
TE(Transverse Electric)横电情况，即Ez=0
z
t
z z
(11-4)
其中t表示横向分量。(例如直角坐标系的x，y分量)。
代入式(11-3)中
tl
zz(Ht zHz)