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微波电子线路大作业 姓名： 班级：021014 学号： 一 微波振荡器 1 微波二极管负阻振荡器电路 a 负阻振荡器振荡条件 二极管负阻振荡器的等效电路如图所示，短路(或开路)双线L等效微波谐振腔，变压器表示微波阻抗变换器。可将图 (a)进一步简化为图 (b)所示的一般等效电路，从器件向外看去为负载输入导纳YL=GL+jBL，负阻器件的输入导纳表示为YD=－GD+jBD。 图 二极管负阻振荡器 二极管负阻振荡器等效电路 （b）负阻振荡器原理图 微波二极管振荡器是单端口负阻振荡器，在稳定状态下应满足YD+YL=0。 振幅平衡条件： －GD+GL=0 相位平衡条件： BD+BL=0 振荡器通常工作在大信号状态，负电导GD在起振后有所降低.为易于起振，设计时使负载电导GL略小于GD(取GD≈1.2GL)。因此负阻振荡器的振荡条件也可写为： GD≥GL BD=－BL b 负阻振荡器电路 微带振荡器：体效应管与微带线并接，偏置通过微带低通滤波器加入。图6-2(a)中器件的右边是一段长度为L的终端开路微带线，它等效于一个电抗网络，选择线段长度在λg/4lλg/2范围内，以满足振荡的相位平衡条件。器件左边的渐变微带线起阻抗变换作用，使50 Ω负载电阻变换成器件负阻值。 2 晶体管振荡器 a 反馈振荡器的振荡条件 振荡器设计与放大器设计很类似。可以将同样的晶体管、同样的直流偏置电平和同样的一组S参数用于振荡器设计，对于负载来说，并不知道是被接到振荡器，还是接到放大器。 反馈振荡器示意图 (a) 反馈振荡器电路框图 (b) S参数等效网络 振荡平衡条件为： b 负阻振荡器的振荡条件 当潜在不稳定晶体管的一个端口具备一定的端接条件时，另一端口的输入阻抗呈现负阻，等效为一个单端口的负阻器件。只要在该端口所接负载的正阻成分大于输入阻抗中的负阻成分，放大器就不会自激。 若要构成晶体管振荡器，则是相反的情况。 振荡平衡条件为 Γ1ΓS=1　或　Γ2ΓL=1 或表示为幅值平衡与相位平衡条件: |Γ1ΓS|=1 ∠Γ1+∠ΓS=2nπ　(n=0，1，2，…) 　或 |Γ2ΓL|=1 ∠Γ2+∠ΓL=2nπ (n=0，1，2，…)　 式中的Γ1、Γ2由晶体管的大信号S参数所决定。 在运用分析晶体管放大器时的某些概念和方法时，需注意振荡器在起振时是小信号条件，而后稳定于大信号状态。 以上输入端口或输出端口的振荡条件可任取其一。可以证明，一个端口满足振荡条件，则另一个端口必同时满足振荡条件。 振荡器本无所谓输入端、输出端之分，两个端口皆可输出功率。一般将接负载获取功率的端口称为输出端口，而另一端口接无耗电纳，称为输入端口。 3 负阻振荡器电路的框图可用上图来表示，图中端口1-1接的无耗电纳使得端口2-2呈现负阻，即某些ΓS导致|Γ2|1，然后由输出端口进行调谐和匹配，即实现|Γ2ΓL|1。随着振荡幅度的增长，晶体管在大信号条件下的S参数变化，端口2-2的负阻呈减小趋势，振荡将稳定于Γ2ΓL=1的状态。 4 ΓS对应的源阻抗为ZS=RS+jXS。 随着振荡幅度的增加，端口1对应的R1将变得不够负，振荡难以维持(RS+R10)。因此，设计时应选择RS=R1/3。XL=- X1. 二 PIN管微波开关 PIN管在正反向偏置下的不同阻抗特性可用来控制电路的通断，组成开关电路。PIN管开关电路按功能分为两种：一种是通断开关，如蛋刀单掷开关，作用只是简单的控制传输系统中微波信号的通断；另一种是转换开关，如单刀双掷、单刀多掷开关，作用是使信号在两个或多个传输系统中转换。若按PIN管与传输线的连接方式，可分为串联型、并联型一级串/并联型三种；从开关结构形式出发，可分为反射式开关、谐振式开关、滤波器型开关、阵列式开关等。 1 单刀单掷开关 （1）开关的正反衰减比 下图为单管串联型和并联型开关的原理图及其微波等效电路图。图中分别为PIN管的等效阻抗和等效导纳，分别为传输线的特性阻抗和特性导纳，a、b分别为网络的归一化入射波和反射波。 （a）串联型原理图；（b）串联型等效电路；（c）并联型原理图；（d）并联型等效电路 设开关输入端信号源的资用功率为，输出端负载吸收功率为。则定义开关的衰减L为 若开关网络用散射S参量来表征，且假设开关插入在匹配信号源和匹配负载之间，则上式化为 （2）基本原理 如果PIN管正、反偏时分别为理想短路和开路，则对上图（a）的串联型开关来说，PIN管理想短路时，开关电路理想导通；PIN管理想开路时，开关理想断开。对（c）图的并联型开关来说，情况相反，PIN管短路，对应开关断开；PIN管开路，对应开关导通。 由于封装参数的影响，对于单管开关无论是串联型还是并联型，都只能在固定的某几个较窄的频率区间有开关作用，而实际