第六章微波振荡器
振荡器的原理和设计方法
振荡器的原理和设计方法分析和设计振荡器有两种常用的理论：正反馈理论和负阻振荡理论。
正反馈理论是将振荡器从电路上分为基本放大器和反馈网络两部分，从工作过程上分为起振到平衡两个阶段。
在微波频段由于各种分布参数和寄生效应的影响，将振荡器严格的分为具体的两部分较为困难，用负阻振荡理论可以很好的解释振荡机理，一般将器件看成一个单端口网络，主要考察端口阻抗而不管网络内部划分成几个部分。
在正反馈理论中，将振荡器在结构上划分为一个放大器和反馈网络两部分，如图2.3-1所示，则该振荡器的闭环传递函数G A可以表示为式2.3-1。
而振荡器有输出无输入，则Vin =0，Vout>0，所以式2.3-1分母为0，即G m(ω)=H A(ω) H F(ω)＝1，设H F(ω)＝H(ω)+j H(ω),放大器为实数增益，则有式2.3-2。
式2.3-2只适用于稳态情况，而在振荡器初始状态，必须有G m(ω)>1,即环路增益必须大于1才能使传递电压逐步增加，但这种增加不是无限制的进行下去，而是最终稳定在频率和功率保持不变的状态，这时满足振荡器的幅度条件和相位条件，即G m(ω)＝1，φm(ω)＝2nπ，(n=0,1,2….)，振荡器最终工作在大信号状态。
振荡器的反馈回路包括振荡器的幅度条件和相位条件，即在某一频率点上将最终满足G m(ω)=H A(ω) H F(ω)＝1，而在其它频率点上任何一个条件不能满足都不能起振。
除此之外，振荡器还必须满足稳定条件。
在振荡器由起振逐步过渡到平衡状态时，如果收到细微的噪声干扰，平衡状态将被破坏，振荡器的工作状态将有两种变化趋势，一个是经放大和反馈的作用，振荡器的工作平衡点远离原来的平衡点，在新的位置达到平衡，而且在干扰消失后不能回到原平衡点。
第二种变化趋势是在受到干扰后，振荡器能在原平衡点附近建立新的平衡，而干扰消失后振荡器能迅速恢复到原来的状态，第二种即是需要的稳定状态。
根据反馈网络的不同，又分为Colpitts 型、Hartley 型和Clapp 型。
微波发生器工作原理
微波发生器工作原理微波发生器是一种能够产生微波的设备，它在许多领域都有着重要的应用，比如通信、雷达、医疗设备等。
那么，微波发生器是如何工作的呢？我们来一起了解一下。
首先，微波发生器的核心部件是振荡器。
振荡器是一种能够产生特定频率信号的电路，它通过不断地振荡产生微波。
在微波发生器中，常用的振荡器有两种类型，一种是固态振荡器，另一种是管式振荡器。
固态振荡器是利用固态器件（比如二极管、晶体管等）产生振荡信号的装置。
当外加电压作用在固态器件上时，它们会产生高频振荡，从而产生微波。
固态振荡器具有体积小、功耗低、寿命长等优点，因此在许多微波设备中得到广泛应用。
而管式振荡器则是利用电子管（比如磁控管、行波管等）产生振荡信号的装置。
电子管内部的电子受到电场或磁场的影响而产生运动，从而产生微波。
管式振荡器具有功率大、频率范围广等优点，因此在一些需要较大功率的微波设备中得到应用。
除了振荡器之外，微波发生器还包括频率控制电路、功率放大器等部件。
频率控制电路用于调节微波的频率，使其能够满足不同应用的需求。
功率放大器则用于增强微波的功率，以便微波能够在传输过程中保持较高的信噪比。
总的来说，微波发生器能够工作的关键在于振荡器的振荡原理。
振荡器产生的高频振荡信号经过频率控制和功率放大之后，就成为了我们常见的微波信号。
这些微波信号可以被应用到通信、雷达、医疗设备等领域，发挥着重要的作用。
总结一下，微波发生器通过振荡器产生微波信号，并经过频率控制和功率放大，最终得到我们需要的微波。
它在现代科技领域有着广泛的应用，对于推动科技进步起着重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对微波发生器的工作原理有一个更加深入的了解。
教案 第六章 微波接收机 20100509
（6.1）
其中 Psig 表示输入信号功率， PRS 表示源电阻噪声功率，以上都是对应单位带宽。由此有
Psig = PRS i NF iSNRout
（6.2）
既然总的信号Байду номын сангаас率分布在信道带宽 B 的范围内，式（21.2）两边都必须在这个带宽内积分以得到总 的均方功率，所以对于频带平坦的信道
Psig ,tot = PRS i NF iSNRout i B
120表211微波接收机的一般特性性能通信雷达电子战典型应用点对点通信地面频率范围0000560ghz1100ghz1100ghz微波电路带宽数百兆赫数兆赫数千兆赫灵敏度中等总动态范围中等杂散抑制互调分量影响其它通道滤除低阶互调限制强信号环境下性能尽管这些特性一般都适用但实际中有各种各样的变化在实际中必须根据具体情况来确定这就是系统设计和系统工程的工作
2PIP3 + F 3
（6.9）
129
SFDR =
2PIP3 + F 2( PIP3 − F ) − SNRmin （6.10） − ( F + SNRmin ) = 3 3
通常不失真动态范围小于线性动态范围。通常提取这一参数的方法是下面要讨论的截断电平。在接 收机中增加选择性滤波器可以增加不失真动态范围。但在许多情况下却不可能，因为失真发生在接收信 号的带宽内。 6.2.3 截断点的确定 在放大器中的失真和混频器中产生的不需要的混频分量是限制接收机不失真动态范围的主要因素。 用来估计失真信号程度的方法是截断电平。截断电平是放大器或混频器输入输出功率关系的延拓。器件 并不工作在截断电平上。 利用与第 13 章混频器中相似的方法，具有失真分量放大器输出为
1
2a 3 1 PIP3 = Pω1 |vin =V = a1VIP32 = 1 IP 3 2 3a3
第六章正弦振荡电路
例：试用相位条件的判断准则，判明图示的 LC振荡器交流等效电路，哪个可以振荡？哪 个不可以振荡？或在什么条件下才能振荡？
例：试判断该电路是否能振荡？若可以振荡， 说明其振荡条件。若不能，改正之。
一、三端式电容振荡电路（考毕兹电路）
1. 分析其谐振特性，求解谐振频率
p
Q ICQ
0
VBEQ vBE
0
vi (t)
t
vi (t)
vi (t)
0
t
L
C
v0 (t)
r
v0 (t)
0 t
t
小信号大信号
输出电压从起振到稳定的全过程：
| A(0 ,Vi ) |
A
D
V0* vO
1
B
| F (0 ) |
C
t
0
ViD Vi* Vic
Vi V0* 线性区 非线性区
6.5.2 振荡平衡状态的稳定条件：
例:
振荡器的振荡频率应低于L1和C1支路的串联谐振频率，此 时，该支路呈容性，整个回路满足电容三端的相位条件。
振荡器的振荡频率
0
1
(L1
L2
)
C1C2 C1 C2
总结(1)
反馈式正弦波振荡电路的各种“条件”：
起振过程（起振条件）->平衡过程（平衡条件）-> 稳幅过程（稳定条件）
LC正弦波振荡电路的各种要点：
绝对频率稳定度：Δf=fH-f0或f0-fL 相对频率稳定度：Δf/f0
常用振荡器的频率稳定度
LC振荡器：10-2-10-4 RC振荡器：10-2-10-3 石英晶体振荡器：10-5-10-6(若采取恒温措施，
可达10-7-10-9)
第六章 正弦波振荡器
t
此为过阻尼情形
过阻尼时电流变化曲线
i 2L
V
2
0
2
2
e
t
e
2
0 t
2
e
2
0 t
2
讨论：
2 )当 i V L
0 te
t
2
R 2
L C 时 ,得
i
临界阻尼情形
t
临界阻尼时电流变化曲线
i 2L
V
2
0
2
2
e
t
j M r j L
1 j C
r
j L
将 A0 与 F 代 入 振 荡 条 件 , 并 代 入 Z P
1 r j L C
0
得 : 1 A0 F 1
j M h fb h ib 1 L C j r C
2
h r
RC振荡器
End
1.定义
缓冲 高频振荡 倍频 高频放大
声音
话筒
音频放大
fo – f s= f i
高 频 高功放 电 （直流电源未画） 路
调制 传输线
高频放大 fs fo fs
混频
中频放大 fi
检波 F
低频放大 F
本地振荡
不需外加激励，自身将直流电能转换为交流电能。
2.振荡器的分类
波形 正弦波振荡器 非正弦波振荡器
实际上，平衡状态下的振荡器仍然受到外界因素 变化的影响而可能引起幅度和频率不稳。因此，还应 该分析保证振荡器的平衡状态不因外界因素变化而受 到破坏的稳定条件。 稳定条件也分为振幅稳定与相位稳定两种。以 下分别讨论之。
微波有源电路理论分析及设计-第6章
35
第六章 微波控制电路的分析与设计
图 6-12 串并联开关电路结构示意图 (a) 串并联开关电路结构；(b) 串并联开关电路的等效电路
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第六章 微波控制电路的分析与设计
如图所示，Zdc是串联PIN管的等效阻抗，Zdb是并联PIN管的 等效阻抗。在接通状态时，Zdc=Zi(低阻抗)、 Zdb=Zh(高阻抗)， 根据电路分析可以求出该开关电路的插入损耗为
(6-2)
12
第六章 微波控制电路的分析与设计
隔离度是开关在断开状态下开关性能的度量。隔离度的定义 是：开关在断开状态下输入功率与负载吸收的功率之比。
为了导出开关的衰减特性，设YD和ZD为PIN管的等效导纳和等 效阻抗；Y0和Z0分别是传输线的特性导纳和特性阻抗。则单刀单 掷开关电路的等效电路如图6-4所示。图6-4(a)为并联型单刀单 掷开关电路的等效电路；图6-4(b)为串联型单刀单掷开关电路的 等效电路。
18
第六章 微波控制电路的分析与设计
图6-5 并联型开关的衰减特性
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第六章 微波控制电路的分析与设计
图6-6 串联型开关的衰减特性
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第六章 微波控制电路的分析与设计
2. 器件电抗补偿 开关电路的性能受到PIN管的电抗或导纳的限制，采用电抗 补偿的方法可以改善开关电路的性能。以并联型开关电路为例来 说明电抗补偿的方法。PIN管在高阻抗状态下可以用电感、 电容和电阻的串联与封装电容的并联来等效，在器件两端并联一 个集中参数电感或并联一个终端短路的短截线(长度小于四分之 一波长，它可以等效一个感性元件)，调整集中参数的电 感值(或调整短截线的长度)，是其发生并联谐振，此时电纳Bt=0， 这样一来插入损耗减小，隔离度加大，开关电路的性能得到改善， 如图6-7所示。
微波技术 第六章 微波元件
第六章微波元件§6-1 引言在微波系统中，实现对微波信号的定向传输、衰减、隔离、滤波、相位控制、波型与极化变换、阻抗变换与调配等功能作用的，统称为微波元（器）件。
微波元件的型式和种类很多，其中有些与低频元件的作用相似。
如在波导横截面中插入金属膜片或销钉，起类似低频中的电感、电容的作用；沿波导轴线放置适当长度的吸收片，可以起消耗电磁能量的作用，相当于低频中的衰减器；在E面或H面使波导分支，可以起类似于低频中的串联、并联作用，等等。
将若干微导元件组合起来，可以得到各种重要组件。
如在波导中将膜片或销钉放在适当位置，可以构成谐振腔；由适当组合的谐振腔，可以得到不同要求的微波滤波器等等。
但是，有不少微波元件在低频电路中是没有的。
如滤除寄生波的滤除器，波型变换器，极化变换器等。
由于微波属于分布参数系统，因此绝大多数现波元件的分析和设计问题，严格地讲是一个过错整流器的电磁场边值问题。
由于边界条件比较复杂，利用场的方法进行分析，涉及到复杂的电磁理论和应用数学问题，因此是十分繁难的。
只有少数几何形状比较简单的元件才能利用该方法进行严格的求解。
目前，最切实际的方法是以场的物理概念作指导，采用网络的方法（即等效电路法），场、路结合进行分析和综合，最后将所得结果用场结构元件去模拟。
所以，等效电路法是研究微波元件的基本方法。
微波系统是由许多元件和均匀传输线组成的，应力求做到在连接外没有反射，亦即处于阻抗匹配状态。
由于微波元件种类繁多，本章不可能全部涉及，只能选择其中最主要的，作以较详细的论述。
§6-2 终端负载终端我载是一种单口元件。
常用的终端负载有两类，一类是匹配负载，一类是可变短路器。
这些终端装置广泛地用于实验室，以测量微波元件的阻抗和散射参量。
匹配负载是用来全部吸收入射波功率，保证传输系统的终端不产生反射的终端装置，它相当于终接特性阻抗的线。
可变短路器是一种可调整的电抗性负载，是用来把入射波功率全部反射的终端装置。
《模拟电子技术》电子教案 第六章 正弦波振荡器
出反馈支路;再次用反馈极性的判别法(瞬时极性法)确定是否是正反馈; 最后观察电路的交直流通道是否各行其道，静态工作点是否合适。
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6. 2 RC正弦波振荡电路
• 6. 1. 2正弦波振荡电路的组成及分析方法
• 在自激振荡电路中，为获得某一频率的正弦信号，必须在环路中加入 特定的选频电路，使所选频率的信号满足振荡条件，产生自激振荡， 而其他不符合振荡条件的频率不能形成自激振荡。正弦波振荡电路必 须由四个组成部分:
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6. 1 振荡电路的基本概念
当开关S在1端时放大电路加入外部输入信号经放大后输出。若将输 出信号的一部分通过反馈电路反馈至输入端，而反馈电压的大小和相 位又完全与外部输入信号一致，这样当开关S由1端切换至2端时，反 馈放大器已成为一个自激振荡器。振荡器稳定持续的振荡输出信号是 由它本身反馈至输入端得以维持的。自激振荡器实质是正反馈放大器 的一种变形，振荡器明显的电路特征是没有信号输入端。
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6. 2 RC正弦波振荡电路
• 6. 2. 4振荡频率可调的RC桥式正弦波振荡器电 路
• RC桥式正弦波振荡器以RC串并联电路作为选频网络和正反馈网络， 以电压串联负反馈放大电路为放大环节，具有振荡频率稳定、带负载 能力强、输出电压失真小等优点，因此获得广泛的应用。
• 图6一14给出了一个频率连续可调的正弦波信号发生器的原理电路。 • 表6一1给出了波段开关各个挡位的典型的频率值。
• 6. 2. 3RC正弦波振荡器电路仿真
• 1.观察起振的过程 • 首先按图6一11 (a)连接电路，调整Rf的值，观察起振过程。