射频微波电路导论 课件(西电版)第9章
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电阻电路与正弦电流电路的分析比较：
电阻电路 : KCL : i 0 KVL : u 0 元件约束关系: u Ri 或 i Gu
可见，二者依据的电路定律是相似的。只要作出正弦 电流电路的相量模型，便可将电阻电路的分析方法推广应 用于正弦稳态的相量分析中。
IL IR 1 j L jω C
.
.
.
IC
. . . . . . 1 . U j C U 由KCL： I I R I L I C G U j L . . . 1 (G j jC ) U [G j( B B ) U (G jB ) U L C L
注
UL=8.42>U=5，分电压大于总电压。
相量图
I
3. 导纳
正弦激励下
+ U -
I
无源 线性
I
+ U Y
定义导纳 Y
I Y U
I
| Y | φ
U
导纳模 导纳角 单位：S
i u
对同一二端网络:
1 1 Z ,Y Y Z
I
+ U C
当无源网络内为单个元件时有：
I
+ U R
1 I Y G U R
I Y U j C jBC
I
+ U L
I Y 1 / j L jB L U
Y可以是实数，也可以是虚数
4. RLC并联电路
i + u R
.
I
iL
L
iL
C
iC
+
U R .
R XC
《射频电路基础 》课件第九章
第九章 反馈与控制
设高频调频信号的频率为fs(t)=fc+Δfm cosΩt， 压控振荡器 输出的调频信号的瞬时频率为fl(t)=fl0+Δflm cosΩt， 混 频器输出的中频调频信号的瞬时频率:
f i (t) f s (t) f c (t) ( f l0 f c ) (f m f lm ) cos Ωt f i0 f im cos Ωt
第九章 反馈与控制
9.2.3 电路实现——调频负反馈解调
调频负反馈解调如图9.2.3所示。
图9.2.3 调频负反馈解调
第九章 反馈与控制
图中， 限幅鉴频器和低通滤波器构成控制电压发生器， 不但恢复调制信号， 送入输出变换器， 而且还把该调制信号 作为控制电压， 以改变压控振荡器的振荡频率fl(t)， 于是压 控振荡器也输出一个振荡频率按调制信号规律变化的调频信 号。 因此， 混频器输入了两个载波频率不同， 但调制信号 相同的调频信号。
第九章 反馈与控制
图9.1.2 AGC的传输特性
第九章 反馈与控制
当EA为零时， 即使对很弱的无线电信号， AGC电路也 发挥功能， 如曲线③所示。 这样得到的Uim很小， 不利于提 高接收机的灵敏度。因此， 接收机一般通过UR设置非零的EA， 使无线电信号的场强较大时AGC电路才起作用，又称为延迟 AGC。 E变化范围一定时，Uim的变化越小， 则AGC的性能越 好， 通常就以此作为AGC的质量指标。
的频率ωi靠拢。 系统运行一段时间后将达到稳定， je（t）不
再变化， 成为一恒定值， ωo和ωi相等， 此时锁相环进入锁定 状态。
第九章 反馈与控制
图9.3.1 锁相环的结构
第九章 反馈与控制
9.3.2 基本电路部分
射频微波电路导论课件
滤波器设计
滤波器的作用
滤波器用于选择特定频率范围的 信号，抑制不需要的频率成分，
从而提高信号的纯度。
滤波器的设计方法
可以采用LC电路、微带线等方法进 行滤波器的设计，通过调整元件的 值和连接方式来实现不同的滤波特 性。
滤波器的应用场景
在射频微波电路中，滤波器广泛应 用于信号处理、通信系统等领域。
天线设计
THANKS
感谢观看
物联网技术将促进射频微波电路与其他技术的 结合，如传感器技术、云计算技术等，为射频 微波电路的创新发展提供更多可能性。
新材料的应用前景
新材料的出现将为射频微波电 路的设计和制造提供更多的选 择和可能性。
新材料具有优异的物理性能和 化学性能，可以提高射频微波 电路的性能和稳定性。
新材料的应用将推动射频微波 电路向绿色环保、可持续发展 方向迈进，降低对环境的负面 影响。
04
射频微波电路的设计与实现
匹配网络设计
匹配网络的作用
匹配网络的应用场景
匹配网络是用于实现射频微波电路中 各个元件之间的阻抗匹配，确保信号 传输的效率和质量。
在射频微波电路中，如放大器、滤波 器、混频器等元件都需要用到匹配网 络，以确保信号的顺畅传输。
匹配网络的设计方法
可以采用传输线理论、Smith Chart 等方法进行匹配网络的设计，通过调 整元件的阻抗值来实现匹配。
01
03
滤波器在射频微波电路中的设计和制作需考虑其频率 响应特性、插入损耗和群时延等因素，以确保电路性
能的稳定性和可靠性。
04
滤波器的种类繁多，常见的有LC滤波器、微带线滤波 器和介质滤波器等，根据不同的应用需求选择合适的 滤波器类型和规格。
03
10第九讲义章微波元器件与集成电路
精品
10第九章微波元器件与集 成电路
基本电抗元件
终端元件
连接元件
分支元件（功率分配元件）
无源元器件
衰减器和移相器 定向耦合器
微 （重点） 波
滤波器 谐振器 隔离器
元
……
器
件
微波振荡器
微波放大器
有源元器件
微波混频器 微波倍频器
（了解） 微波控制器件
……
8. 1 电抗元件 一、基本概念
等效
1、 终端短路或开路的传输线 等效
四、矩形波导中的金属销钉 2、感性销钉：
1、容性销钉：
Y jB
2r
Y jB
B
2Ycg
ase2cal n2arcosa2
2、电纳可调螺钉： d
d <λg /4
d ≈λg /4
串联谐振 ＝ 短路
带阻滤波器
d >λg /4
为防止出现串联谐振和击穿现象，销钉一般旋进深 度较小，工作于容性状态。销钉越粗，电容值越大。
然后，用微波频段的元件代替已设计电路中的集 总元件，该过程称为集总参数电路的微波实现。
如，波导中，电感、电容就可以用波导膜片、销 钉来实现，微带电路中也可用微带间隙、分支等来实 现电感、电容。
三、微带滤波器
1、低通滤波器1 • 集总元件电路
• 微带电路实现方案 L
L（电感） C（交指电容）
2、低通滤波器2 • 集总元件电路
L5
L2
L4
C6
C2
C4
• 微带电路实现方案
4、带通滤波器
输入
两端开路的微带段， 长度均为λg / 2
输出
平行耦合微带型带通滤波器
• 微带段与微带段之间有能量耦合； • 微带段两端开路，波导波长等于 λg 的电磁波才可以在微带 段上谐振并持续存在； • 输入信号中，只有谐振频率及其附近频率的信号才可以一 级一级耦合到输出口，故为带通滤波器。
10第九章微波元器件与集 成电路
基本电抗元件
终端元件
连接元件
分支元件（功率分配元件）
无源元器件
衰减器和移相器 定向耦合器
微 （重点） 波
滤波器 谐振器 隔离器
元
……
器
件
微波振荡器
微波放大器
有源元器件
微波混频器 微波倍频器
（了解） 微波控制器件
……
8. 1 电抗元件 一、基本概念
等效
1、 终端短路或开路的传输线 等效
四、矩形波导中的金属销钉 2、感性销钉：
1、容性销钉：
Y jB
2r
Y jB
B
2Ycg
ase2cal n2arcosa2
2、电纳可调螺钉： d
d <λg /4
d ≈λg /4
串联谐振 ＝ 短路
带阻滤波器
d >λg /4
为防止出现串联谐振和击穿现象，销钉一般旋进深 度较小，工作于容性状态。销钉越粗，电容值越大。
然后，用微波频段的元件代替已设计电路中的集 总元件，该过程称为集总参数电路的微波实现。
如，波导中，电感、电容就可以用波导膜片、销 钉来实现，微带电路中也可用微带间隙、分支等来实 现电感、电容。
三、微带滤波器
1、低通滤波器1 • 集总元件电路
• 微带电路实现方案 L
L（电感） C（交指电容）
2、低通滤波器2 • 集总元件电路
L5
L2
L4
C6
C2
C4
• 微带电路实现方案
4、带通滤波器
输入
两端开路的微带段， 长度均为λg / 2
输出
平行耦合微带型带通滤波器
• 微带段与微带段之间有能量耦合； • 微带段两端开路，波导波长等于 λg 的电磁波才可以在微带 段上谐振并持续存在； • 输入信号中，只有谐振频率及其附近频率的信号才可以一 级一级耦合到输出口，故为带通滤波器。
射频电路设计理论与应用910章
功率增益：
G 负 放载 大 P P 吸 器 i L n P P L A P P i A 收 输 n G T P P i A n 的 入 1 1 i n 2 L 1 功 功 2 S S 2 2 2 1 L 2 2率 率
9.3 稳定性判定
9.3.1 稳定性判定圆
放大器电路必须满足的首要条件之一是其在工作频段内的 稳定性，这对射频电路尤其重要，因为射频电路在某些工作频
单向功率增益：G TU1 1 L LS 22S22 2112 1S 1 1S S2 2
忽略了放大器反馈
效应的影响(S12=0) 简化了放大器设计
9.2.3 其他功率关系
在负载端口匹配条件下(ΓL=Γ o)*u，t 定义资用功率增益：
G AG T L o *u t 放 信大 号器 源的 的 1S 资 资 2 o1 2 u 2 1 1 t 用 用 S S 12 1S2 功 功率 率
Cin
R S
输入稳定圆
考察输出稳定性判定圆, 由 Γin= 1S－11－S2Γ2ΓL△L ＜1 , 若Γ=L 0, 则Γ =inS11
若 S11 ＜1， 则 Γ L= 0 时
I L
非稳定区
Γ in=ro1ut Cout
若 S11 ＞1， 则 Γ L= 0 时
I L
稳定区
Γ in=ro1ut Cout
代入9.15(b)式可得放大器输出端口稳定性
判定圆方程：
L R C o Ru 2 t L I C o I u 2 tr o 2u
Γ
t
L=1
I L
Γ in=ro1ut Cout
其中圆半径： rout
S12S21 S22 2 2
圆心坐标为：Cou t CoRu t jC oI u t SS2222 2 S1* 1 2*
G 负 放载 大 P P 吸 器 i L n P P L A P P i A 收 输 n G T P P i A n 的 入 1 1 i n 2 L 1 功 功 2 S S 2 2 2 1 L 2 2率 率
9.3 稳定性判定
9.3.1 稳定性判定圆
放大器电路必须满足的首要条件之一是其在工作频段内的 稳定性，这对射频电路尤其重要，因为射频电路在某些工作频
单向功率增益：G TU1 1 L LS 22S22 2112 1S 1 1S S2 2
忽略了放大器反馈
效应的影响(S12=0) 简化了放大器设计
9.2.3 其他功率关系
在负载端口匹配条件下(ΓL=Γ o)*u，t 定义资用功率增益：
G AG T L o *u t 放 信大 号器 源的 的 1S 资 资 2 o1 2 u 2 1 1 t 用 用 S S 12 1S2 功 功率 率
Cin
R S
输入稳定圆
考察输出稳定性判定圆, 由 Γin= 1S－11－S2Γ2ΓL△L ＜1 , 若Γ=L 0, 则Γ =inS11
若 S11 ＜1， 则 Γ L= 0 时
I L
非稳定区
Γ in=ro1ut Cout
若 S11 ＞1， 则 Γ L= 0 时
I L
稳定区
Γ in=ro1ut Cout
代入9.15(b)式可得放大器输出端口稳定性
判定圆方程：
L R C o Ru 2 t L I C o I u 2 tr o 2u
Γ
t
L=1
I L
Γ in=ro1ut Cout
其中圆半径： rout
S12S21 S22 2 2
圆心坐标为：Cou t CoRu t jC oI u t SS2222 2 S1* 1 2*
射频电路 第九章调制与解调电路
工作过程： 初始 t=0， c＝0， 当
v
充电
vi (t ) > 0 时，二极管导通
τ 充 = R D C 很小，充得快
放电
当 vi (t ) < v AV 时，二极管截止
τ 放 = RC 很大，放得慢
输入 等幅波
17/87
结果： AV 保持在输入信号的峰值上 v
2010-9-16 《高频电子线路》
二极管视为开关——导通、截止
⎧g D vD iD = ⎨ ⎩0
2010-9-16
vD > 0 vD ≤ 0
1 （ RD = 是二极管导通电阻） gD
16/87
《高频电子线路》
峰值包络检波原理 设输入为等幅载波（包络为常数）
vi (t ) = Vcm cos ωc t
二极管两端电压
v D = vi (t ) − v AV = vi (t ) − v c
第九章 9.1 调制与解调器
调制与解调电路
9.4 调幅波的包络检波器 9.5 调频电路 9.5.2 直接调频电路 9.5.3 间接调频电路 9.6 鉴频电路
2010-9-16
《高频电子线路》
1/87
射频发射机和接收机
ωIF
2010-9-16
《高频电子线路》
2/87
第九章
调制与解调电路
AM、DSB、SSB ASK、PSK 相干解调、包络检波 频谱非线性搬移——FM、FSK 频谱线性搬移：
输入阻抗
Ri 的大小
——用能量守恒原理求证
设输入信号为： vi (t ) = Vcm cos ωc t
2 1 Vcm 则输入功率为： Pi = × 2= VAV = = kdVcm ≈ Vcm 2 2 V AV Vcm 负载所得功率为： Po = = R R 二极管在载波一周内导通时间极短，电流很小，吸收功率极小 则：P
v
充电
vi (t ) > 0 时，二极管导通
τ 充 = R D C 很小，充得快
放电
当 vi (t ) < v AV 时，二极管截止
τ 放 = RC 很大，放得慢
输入 等幅波
17/87
结果： AV 保持在输入信号的峰值上 v
2010-9-16 《高频电子线路》
二极管视为开关——导通、截止
⎧g D vD iD = ⎨ ⎩0
2010-9-16
vD > 0 vD ≤ 0
1 （ RD = 是二极管导通电阻） gD
16/87
《高频电子线路》
峰值包络检波原理 设输入为等幅载波（包络为常数）
vi (t ) = Vcm cos ωc t
二极管两端电压
v D = vi (t ) − v AV = vi (t ) − v c
第九章 9.1 调制与解调器
调制与解调电路
9.4 调幅波的包络检波器 9.5 调频电路 9.5.2 直接调频电路 9.5.3 间接调频电路 9.6 鉴频电路
2010-9-16
《高频电子线路》
1/87
射频发射机和接收机
ωIF
2010-9-16
《高频电子线路》
2/87
第九章
调制与解调电路
AM、DSB、SSB ASK、PSK 相干解调、包络检波 频谱非线性搬移——FM、FSK 频谱线性搬移：
输入阻抗
Ri 的大小
——用能量守恒原理求证
设输入信号为： vi (t ) = Vcm cos ωc t
2 1 Vcm 则输入功率为： Pi = × 2= VAV = = kdVcm ≈ Vcm 2 2 V AV Vcm 负载所得功率为： Po = = R R 二极管在载波一周内导通时间极短，电流很小，吸收功率极小 则：P
射频微波电路导论 课件(西电版)第1章
射频电路布线与PCB制作
高功率发射电路远离低功率接收电路 〃保证充足的物理空间 〃布置在PCB板的两面 〃加金属屏蔽罩
射频电路布线与PCB制作
布线时作为常规应考虑以下基本原则 1、射频器件管脚间引线越短越好 2、可靠的接地是器件稳定工作的保证 3、射频信号间避免近距离平行走线，射频 输出远离射输入 4、保证印制板导线最小宽度 因设计条件的制约无法实施常规准则时，必须学会 进折中处理
ΓOUT = S’22
ΓL
' S22 S22
RL
放大器电路方块图
S12 S21S 1 S11S
小信号放大器设计步骤
小信号放大器设计步骤
1.根据指标选择适当晶体管 2.设计直流偏置电路 3.测量晶体管的S参数 3.判断稳定性 4.根据单向化系数确定单、双向化设计 5.设计输入输出匹配网络 ①最大增益设计 ②等增益设计 ③最佳噪声设计
两大步骤：布局、布线
布局 布局是设计中一个重要的环节，合理的布局是 PCB设计成功的第一步，是实现一个优秀RF设 计的关键。 布局规则 1、设置去耦电容 2、确保射频信号路径最短 3、高功率发射电路远离低功率接收电路
射频电路布线与PCB制作
电源设置去耦电容
射频电路布线
与PCB制作
确定射频信号最短路径
射频模块
项次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 OPEN/SHORT/THRU п 型 T 型阻抗匹配器 电阻式功率分配器 威尔金森微带功率分配器 п 型 T 型衰减器 L－C 定向耦合器 微带线定向耦合器 滤波器 放大器 振荡器 压控振荡器 变频器，倍频器 混频器 微波控制电路 天线 模块
平行线定向耦合器的应用
射频与微波电路电子课件
• D.M.Pozar著，张肇仪等译，微波工程（第三版），电子工业出版社， 2002年
• 廖承恩著，微波技术基础（第三版），西安电子科技大学出版社，1994年 • 沙湘月，伍瑞新著，电磁场理论与微波技术，南京大学出版社，2004年 • 范寿康，卢春兰，李平辉著，微波技术与微波电路，机械工业出版社，
2003年 • 吴培亨著，微波电路, 科学出版社，1980年 • I. Bahl,P.Bhartia著，郑新等译，微波固态电路设计（第二版），电子工业
3D全波仿 平面电路 3D全波仿真 3D全波 各种专门
真
仿真
仿真 问题
教材与参考书目
• 雷振亚编著，射频/微波电路导论，西安电子科技大学出版社，2005年（教 材）
• D．K.Misra著，张肇仪等译，射频与微波通信电路：分析与设计（第二 版），电子工业出版社，2005年
• R.J.Weber著，朱建清等译，微波电路引论：射频与应用设计，电子工业 出版社，2005年
• 基本理论：经典电磁场理论 • 基本研究方法：“场”与“路” • 工作波长与电路几何尺寸相近：“结构就是电路元
件”，分布参数
射频与微波段电磁波的特点
• 基本特性： ① 似光性 ② 穿透性 ③ 非电离性 ④ 信息性 • 优点： ① 频带宽 ② 波长短 • 缺点： ① 成本高 ② 损耗大 ③ 不能使用硅器件
出版社，2006年 • 程邦媛著，射频通信电路,科学出版社，2002年 • R.Ludwig，P.Bretchko著，王子宇等译，射频电路设计：理论与应用；电
子工业出版社，2002年
• 射频和微波的常用接头包括：
接头型号 频率范围 阻抗/Ω
说明
BNC（Q9） DC~3GHz 75/50/300 频率低、中功率、价格低
• 廖承恩著，微波技术基础（第三版），西安电子科技大学出版社，1994年 • 沙湘月，伍瑞新著，电磁场理论与微波技术，南京大学出版社，2004年 • 范寿康，卢春兰，李平辉著，微波技术与微波电路，机械工业出版社，
2003年 • 吴培亨著，微波电路, 科学出版社，1980年 • I. Bahl,P.Bhartia著，郑新等译，微波固态电路设计（第二版），电子工业
3D全波仿 平面电路 3D全波仿真 3D全波 各种专门
真
仿真
仿真 问题
教材与参考书目
• 雷振亚编著，射频/微波电路导论，西安电子科技大学出版社，2005年（教 材）
• D．K.Misra著，张肇仪等译，射频与微波通信电路：分析与设计（第二 版），电子工业出版社，2005年
• R.J.Weber著，朱建清等译，微波电路引论：射频与应用设计，电子工业 出版社，2005年
• 基本理论：经典电磁场理论 • 基本研究方法：“场”与“路” • 工作波长与电路几何尺寸相近：“结构就是电路元
件”，分布参数
射频与微波段电磁波的特点
• 基本特性： ① 似光性 ② 穿透性 ③ 非电离性 ④ 信息性 • 优点： ① 频带宽 ② 波长短 • 缺点： ① 成本高 ② 损耗大 ③ 不能使用硅器件
出版社，2006年 • 程邦媛著，射频通信电路,科学出版社，2002年 • R.Ludwig，P.Bretchko著，王子宇等译，射频电路设计：理论与应用；电
子工业出版社，2002年
• 射频和微波的常用接头包括：
接头型号 频率范围 阻抗/Ω
说明
BNC（Q9） DC~3GHz 75/50/300 频率低、中功率、价格低
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晶体管振荡器电路原理
晶体管振荡器的一般电路 将V3和V4连接起来就可以构成反馈，而且这一电路可 以分别在V2、V1和V4接地构成共发射极/源极、共基 极/栅极或共集电极/漏极结构
写出上原理图的四个节点的基尔霍夫方程，得出下 面的矩阵方程
(Y1 Gi ) Y3 0 V1 (Y1 Y3 Gi ) (Y G g ) (Y Y G G g ) Y2 G0 V2 i m 1 2 i 0 m 1 0 Y3 Y2 (Y2 Y3 ) 0 V3 gm (G0 g m ) 0 G0 V4
S S in S 3.96 2.4 1 S
' 11 ' 12 ' 21 T ' 22 T
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 Rin ZL jX in 28 j1.9 3
分别设计输入端匹配电路和输出端匹配电路可得 电路原理图
例如：单端口振荡器使用负阻二极管，对于f＝6GHz， 在要求的工作点处具有 in 1.2540 ( Z 0 50) ，为50欧 的负载阻抗设计匹配电路
解：从Smith圆图或者直接计算的输入阻抗为
Z in 44 j123
由稳态振荡的阻抗关系式可得负载阻抗必须是
Z L 44 j123
介质振荡器的串联反馈布局
单条微带线馈线一般没有并联反馈的调谐范围宽，但 是设计和调试过程要相对简单一些
典型的单端反馈布局的振荡器
介质振荡器放在距微带线开路终端λ /4处，可以调节 传输线长度lr就可以与需要的 L值的相位匹配
终端阻抗确定
选择给出使|Г out|最大的Г L的值
out
S12 S21 L S22 1 S11 L
S 2.7596
' 21
对比可知|S11’|比|S11|大很多，这表明加电感的结 构比共源结构更不稳定 计算的输出稳定园的参量，得到
' ' ( S 22 ' S11 ) CT ' 2 1.0833 | S 22 | | ' |2
' ' S12 S 21 RT ' 2 0.665 ' 2 | S 22 | | |
可以看出在串联和并联谐振之间的频率范围内 电抗石感性的，这就是晶体使用的工作点，可以用 晶体代替哈莱特或考毕兹振荡器的电感
微波振荡器－单端口RF负阻振荡器
Zin＝Rin＋jXin是有源器件（比如偏置二极管）的输 入阻抗，通常这一阻抗与电流（或电压）有关，也 与频率有关，可表示为Zin( i,jω)=Rin( i,jω)+jXin(i,jω)
上式表明1-S11 Г L接近零使Г out最大，对于终端 应用晶体管振荡器的起始条件，可以给出
Rout ZT jX out 3
负载端阻抗确定
对于介质振荡器，由介质振荡器的等效电路可知， 从微带线看到的谐振器等效阻抗在谐振频率处是 实数，所以在这点反射系数 的相角是零或者 L 180˚，对于欠耦合并联RLC谐振器有R<Z0,相角应该 取180˚，所以有
L2 g m L1 Gi
晶体振荡器
石英晶体有安装在两个金属板之间的石英切片 构成，通过压电效应可以在晶体中激励机械振荡， 其等效电路为
石英晶体的Q值可以高达100，000，并且频率 漂移小于0.001%/℃,因而石英晶体振荡器可以获得 更好的频率稳定性和温度稳定性
由等效电路可知串联和并联谐振频率ωs和ωp，分别为 1 1 p s C0 C LC L( ) C0 C 晶体谐振器的输入阻抗为
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
A V0 ( ) Vi ( ) 1 AH ( )
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
Z L Z 0 Z in Z 0 Z in Z 0 1 L Z L Z 0 Z in Z 0 Z in Z 0 in
振荡过程
振荡过程依赖于Zin的非线性特性。开始，整个电路必 须在某一频率下出现不稳定，即 Rin ( I , jw) RL 0 ， 然后任意的激励或者噪声将在频率ω引起振荡
Rin RL 3
X L X in
当振荡发生在负载网络和晶体管之间时，输出端口能 否也产生振荡？
对于输入端的稳态振荡，必须由 L in 1，则可得 1 S12 S 21T S11 T in S11 L 1 S 22T 1 S 22T
其中 S11S 22 S12 S 21
共源电路结构的晶体管S参量为（Z0＝50欧）：
S11 0.72 116 S 21 2.676 S12 0.0357 S 22 0.73 54
解： 首先将共源结构的S参量转换成带有串联电感
的共栅电路结构的晶体管S参量
S 2.18 35
' 11
' S12 1.2618 ' S 22 0.52 155
对于非零的V1和V，上式成立的条件是矩阵行列式为零 若反馈网络仅包含无耗电容和电感，则有Y1＝jB1，Y2 ＝jB2和Y3＝jB3
Gi j ( B1 B3 ) g m jB3
jB3 0 j ( B2 B3 )
分别使用行列式的实部和虚部等于零的到两方程
1 1 1 0 B1 B2 B3
Le L
2 j lr
| | 180
根据上式可以求出Lr的值，并进一步可以求出谐 振时谐振器的等效阻抗以及耦合系数等参数
1 L Z L Z0 1 L
out 随频率变化的曲线
从输出端反射系数可以证明介质谐振器能够获得尖 锐的频率选择性
压控振荡器（VCO）
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
T 0.59 104
所得电路原理图
所选终端反射系数对应的终端阻抗为 对应输入端的输入反射系数为
ZT 20 j35
介质谐振器和微带线之间的耦合
圆柱介质谐振器工作于TE01δ模式，与微带线的边 缘发生磁场耦合，耦合强度取决于谐振器与微带线 之间的间隔d，通过磁场耦合，谐振器表现在微带 线上是串联负载，等效电路如图
介质振荡器的并联反馈布局
并联反馈布局采用谐振器耦合到两条微带线，其功能是 最为高Q带通滤波器将一部分晶体管输出返回输入端。 调节谐振器与微带线之间的间距可以调整耦合量，调节 微带线长度可以调节相位
当I增加时 Rin ( I , jw) 应变成较小的负值，直到电流达 到I0，使得 Rin ( I 0 , jw0 ) RL 0 和
X in ( I 0 , jw0 ) X L ( I 0 , jw0 ) 0
满足上述条件后，振荡器在稳态下运行，最后形成振 荡频率ω0通常不同于起振频率，因为Xin与电流有关， 因此 X in ( I , jw) X in ( I 0 , jw0 )
压控振荡器是靠改变调谐电压来改变振荡器输 出的频率，是频率合成器的核心器件之一 变容管又是VCO的核心器件之一，靠改变加载 变容管两端的反向电压来改变比容管的等效电 容，从而实现振荡频率的改变
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
对于共发射极的双极型晶体管振荡器，V2＝0，并从 集电极反馈以使V3＝V4＝V，这矩阵方程可以简化为
Y3 V1 (Y1 Y3 Gi ) (g Y ) V 0 (Y2 Y3 ) m 3
若X1和X2是电容，X3是电感，就得到考毕兹振荡器
可以解出振荡器的频率为
0
1 C1 C2 ( ) L3 C1C2
振荡的必要条件
C1 g m C2 Gi
若X1和X2是电感，X3是电容，就得到哈莱特振荡器
可以解出振荡器的频率为
1 0 ) C3 ( L1 L2 )
振荡的必要条件
介质谐振器振荡器
集总参数元件或者微带线和短截线构成的谐振网络 的典型Q值量级限制在几百，而波导腔谐振器的Q 值可以达到104或者更高，但是不适合集成在小型 的微波集成电路里，而且随温度的变化由很大的频 率漂移 介质谐振器可以由高介电常数陶瓷构成，不仅体 积小便于平面电路集成，而且温度稳定性好，未 加载Q值可以达到几千，可以应用到整个微波和 毫米波频段 典型的介质谐振器：工作于TE01δ模的圆柱型介质 谐振器和TEM模的介质同轴 22 L
out S12 S 21L S 22 L S 22 1 S11L 1 S11L
可以证明 T out 1，满足了终端网络的振荡条件
例如：应用共栅电路结构的GaAs FET设计一个工作 于4GHz的晶体管振荡器，其中与栅极串联一个5nH 的电感以增加不稳定性。选择一个与50欧匹配的终端 网络和适当的调谐网络。
选定晶体管电路结构以后，在 T 平面画出输出稳定 性圆，并且选择 T 使在晶体管的输入处产生大的负 阻抗，然后选择负载阻抗ZL和Zin匹配
由于设计使用了小信号S参量，由于振荡功率建立起来 后Rin将变得不够负，这就需要选择RL＋Rin<0，否则当 上升的功率使得Rin增加到RL＋Rin>0的点时振荡将停止， 实际上常取