交流小信号驱动射频微波振荡器制造技术

交流小信号驱动射频微波振荡器，晶体管漏极和源极其中一端接地，另一端连接反馈网络输入端、高通支路输入端和低通支路输出端，低通支路输入端接交流小信号；反馈选频网络输出端输出的信号接晶体管栅极，通电后瞬时电流以及电路中存在的热噪声电流含有丰富的谐波成分，反馈选频网络将其进行选频并耦合送到晶体管栅极进行放大，被放大的频率成分再通过反馈选频网络进行选频并耦合送到晶体管栅极进行再放大，经过有限次后趋于稳定状态，稳定后的信号经过高通支路和输出选频网络后从射频微波振荡器的输出端输出。单只晶体管实现半周期工作，两只晶体管实现全周期工作，本发明专利技术结构简单、无能量转换损失、适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
交流小信号驱动射频微波振荡器


[0001]本专利技术属于电子学技术的射频微波振荡器
，涉及一种利用交流小信号直接驱动的射频微波振荡器，基于阈值电压以下晶体管的寄生电容（栅源电容、栅漏电容或漏源电容）和第一电感构成谐振选频网络。

技术介绍

[0002]振荡器是电子学中的基本器件，其主要功能是在没有外加信号作用下，将直流电源的能量变换为一定输出波形的交流振荡能量。目前，常用的产生微波振荡的器件有两大类，第一类是电真空器件，第二类是固体器件。电真空器件主要包括微波电真空三极管、反射速调管、磁控管和返波管等；固体器件有晶体三极管、体效应二极管和雪崩二极管等。
[0003]在无线电日益发展的今天，以晶体管为基础的射频微波振荡器得到广泛的应用，晶体管在其中起着放大的作用。由于晶体管工作时需要设置直流偏置工作点（或称静态工作点），从能量的角度而言就是晶体管处于放大工作需要电源提供直流能量。所以此类以晶体管为基础的射频微波振荡器工作时也需要电源提供直流能量，现有电子学体系几乎完全建立在以直流电为基础的器件和设备之上。
[0004]然而对于现存工作频率为50赫兹的交流市电，要获取电子设备所需要的直流电源，必须经过各种交直流转换。若需要获得射频能量，以现有微波振荡器的工作方式为例，需要先把交流市电转换成直流电，再将直流能量转换为射频微波能量，在此过程中存在两次能量转换损失，并且转换装置也会带来成本开销。

技术实现思路

[0005]针对上述以晶体管为基础的传统射频微波振荡器由于需要电源提供直流能量，而导致的在交直流转换中存在能量转换损失的问题，本专利技术提出了一种直接利用交流电代替直流电源为射频微波振荡器中晶体管提供直流能量的方法及其实现架构，在晶体管的阈值电压以下，利用交流小信号（如工频信号）对晶体管的等效电抗进行时变驱动，利用该时变驱动实现参量振荡，使单只晶体管在半个工频周期内实现振荡工作，利用两只晶体管能够实现全工频周期振荡，具有交流直接驱动和能耗低的特点。
[0006]本专利技术提出的射频微波振荡器，使用单只晶体管能够在交流小信号的半个周期内实现振荡，利用两只晶体管能够实现全周期内振荡，下面分别描述这两种技术方案。
[0007]本专利技术采用单只晶体管实现半周期工频直接驱动射频微波振荡器的技术方案为：交流小信号驱动射频微波振荡器，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的半周期内工作，所述交流小信号的频率低于射频微波振荡器输出信号频率的十分之一；所述射频微波振荡器包括晶体管、第一电感、输出选频网络、反馈网络和馈电网络，所述馈电网络包括高通支路和低通支路，所述晶体管的漏极和源极其中一端接地，另一端连接所述反馈网络的输入端、所述高通支路的输入端和所述低通支路的输出端；所述反
馈网络的输出端接所述晶体管的栅极；所述低通支路的输入端连接所述交流小信号；所述高通支路的输出端连接所述输出选频网络的输入端，所述输出选频网络的输出端作为所述射频微波振荡器的输出端。
[0008]利用阈值电压以下晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并联构成谐振选频网络，设置寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容的电容值C和第一电感的电感值L满足，设置所述输出选频网络和反馈网络的工作频率尽可能接近，为所述射频微波振荡器输出信号的角频率。
[0009]若利用晶体管寄生栅源电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所述晶体管的栅极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0010]若利用晶体管寄生栅源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接在所述反馈网络输出端与晶体管的栅极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0011]若利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所述晶体管的栅极和漏极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0012]若利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接与所述晶体管漏极相连；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极通过第一电感接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0013]若利用晶体管寄生漏源电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所述晶体管的漏极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0014]若利用晶体管寄生漏源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感与所述晶体管源极相连；当所述晶体管的源极通过第一电感接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。
[0015]具体的，所述低通支路包括第二电感和第一电容，第二电感的一端作为所述低通
支路的输入端并通过第一电容后接地，其另一端作为所述低通支路的输出端；所述高通支路包括第三电感和第二电容，第二电容的一端作为所述高通支路的输入端，其另一端作为所述高通支路的输出端并通过第三电感后接地。
[0016]具体的，所述反馈网络包括变压器和第三电容，变压器包括第一绕组和第二绕组，第一绕组的一端连接第三电容的一端并作为所述反馈网络的输入端，第一绕组的另一端连接第三电容的另一端并接地；第二绕组的一端接地，另一端作为所述反馈网络的输出端。
[0017]或者，所述反馈网络包括第四电感、第五电感和第四电容，第四电感和第五电感串联后与第四电容并联并接在所述反馈网络的输入端和输出端之间，第四电感和第五电感的串联点接地。
[0018]具体的，所述交流小信号为工频信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述射频微波振荡器在交流小信号工作周期的半周期内工作，所述交流小信号的频率低于射频微波振荡器输出信号频率的十分之一；所述射频微波振荡器包括晶体管、第一电感、输出选频网络、反馈网络和馈电网络，所述馈电网络包括高通支路和低通支路，所述晶体管的漏极和源极其中一端接地，另一端连接所述反馈网络的输入端、所述高通支路的输入端和所述低通支路的输出端；所述反馈网络的输出端接所述晶体管的栅极；所述低通支路的输入端连接所述交流小信号；所述高通支路的输出端连接所述输出选频网络的输入端，所述输出选频网络的输出端作为所述射频微波振荡器的输出端；利用阈值电压以下晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并联构成谐振选频网络，设置寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容的电容值C和第一电感的电感值L满足，设置所述输出选频网络和反馈网络的工作频率等于，为所述射频微波振荡器输出信号的角频率。2.根据权利要求1所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于：采用晶体管寄生栅源电容和第一电感并联构成谐振选频网络，第一电感接在所述晶体管的栅极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作；或者，采用晶体管寄生栅源电容和第一电感串联构成谐振选频网络，第一电感接在所述反馈网络输出端与晶体管的栅极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。3.根据权利要求1所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于：采用晶体管寄生栅漏电容和第一电感并联构成谐振选频网络，第一电感接在所述晶体管的栅极和漏极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作；或者，采用晶体管寄生栅漏电容和第一电感串联构成谐振选频网络，第一电感接与所述晶体管漏极相连；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极通过第一电感接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。4.根据权利要求1所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于：采用晶体管寄生漏源电容和第一电感并联构成谐振选频网络，第一电感接在所述晶体管的漏极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所
述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作；或者，采用晶体管寄生漏源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感与所述晶体管源极相连；当所述晶体管的源极通过第一电感接地，其漏极连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极通过第一电感连接所述反馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。5.根据权利要求1
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4任一项所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述低通支路包括第二电感和第一电容，第二电感的一端作为所述低通支路的输入端并通过第一电容后接地，其另一端作为所述低通支路的输出端；所述高通支路包括第三电感和第二电容，第二电容的一端作为所述高通支路的输入端，其另一端作为所述高通支路的输出端并通过第三电感后接地。6.根据权利要求1
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4任一项所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述反馈网络包括变压器和第三电容，变压器包括第一绕组和第二绕组，第一绕组的一端连接第三电容的一端并作为所述反馈网络的输入端，第一绕组的另一端连接第三电容的另一端并接地；第二绕组的一端接地，另一端作为所述反馈网络的输出端。7.根据权利要求1
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4任一项所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述反馈网络包括第四电感、第五电感和第四电容，第四电感和第五电感串联后与第四电容并联，所得并联结构的一端作为所述反馈网络的输入端，另一端作为所述反馈网络的输出端，第四电感和第五电感的串联点接地。8.根据权利要求1
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4任一项所述的交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述交流小信号为工频信号。9.交流小信号驱动射频微波振荡器，其特征在于，所述射频微波振荡器在交流小信号工作周期的全周期内工作，所述交流小信号的频率小于所述射频微波振荡器输出信号频率的十分之一；所述射频微波振荡器包括功率合成器和两个射频微波振荡单元，所述功率合成器用于将两个所述射频微波振荡单元的输出信号合为一个信号后作为所述射频微波振荡器的输出信号；所述射频微波振荡器单元包括晶体管、第一电感、输出选...

【专利技术属性】
技术研发人员：补世荣，罗宇，陈柳，谢沛臻，
申请(专利权)人：壹甲子成都通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：