第10章射频信号产生电路无线通信射频电路技术与设计[.pptx

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f0 fm
式中，0We 为电抗功率，0为谐 振 输 出 频 率 ，Po 为 信 号 输 出 功 率 ， Pi 为 反 馈 输 入 的 信 号 功 率 ，PR 为 谐 振 回 路 电 阻 消耗的功率。
实际振荡器电路
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§10.1 射频振荡器
设计原则：
（1）使谐振回路的 QUL最大。 （2）使储存在谐振回路中的电抗能量最大。 （3）要尽量使振荡器的限幅不降低 QUL。 （4）选择低噪声系数F的有源器件。
当电流增加时，电压反而减少而不是增加，称为负电阻。
传输电压与增益特性的关系
由图可得方程：
压控源的串联谐振电路
L
d2i(t) dt 2
R
di(t) dt
1 C
i(t)
dv(i) dt
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§10.1 射频振荡器
标准解为： i(t) et (I1e jQt I2e jQt )
式中： R / 2L Q 1 / (LC) (R / 2L)2
共栅极场效应晶体管的振荡器 晶体振荡器
振荡器相位噪声分析 TDRO作为串联反馈元件 TDRO作为并联反馈元件
串联反馈与并联 振荡器最大输出功率
TDRO温度稳定 TDRO的调谐 传输线谐振腔振荡器 YIG调谐振荡器 压控振荡器（VCO） 分频器“延时” 带有静态模数的频率合成器 带有抖动模数的频率合成器 组合式频率合成器 直接数字合成器
了解：可调谐射频振荡器的类型，电路拓扑结构和特点。 熟悉：频率合成器的类型与原理，基本电路拓扑结构等。
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本章目录
❖第一节 射频振荡器 ❖第二节 固定频率振荡器 ❖第三节 可调谐射频振荡器 ❖第四节 频率合成器
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知识结构
射频振荡器
射
频
信
号
固定频率振荡器
产
生
电
路
可调谐射频振荡器
频率合成器
振荡器电路分析方法 共反射极的双极型晶体管振荡器
在R趋于零的极限状态下，就会出现无阻尼的正弦振荡。
我们要找到电压-电流响应为 v(i) v0 R1i R2i2 的...非线性器件， 那么将此表达式中的某些项做调整用来恰好补偿R。将此级数展 开式中的前两项代入方程式可得:
L
d2i(t) dt 2
R
di(t) dt
1 C
i(t)
dv(t) dt
C1
1
C1 RGi
考毕兹晶体振荡器电路
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§10.1 射频振荡器
10.1.4 晶体振荡器
由于振荡器的谐振频率由振荡条件决定，即要求晶体管的输 入和输出之间达到180°相移。为了使振荡器的频率稳定性好，可 以采用石英晶体，特别是频率低于几百MHz时，LC谐振电路的Q 值很难超过几百，而石英晶体的Q值可以高达100000，并且频率 漂移小于0.001％/℃，所以晶体控制振荡器广泛用做RF系统的稳 定频率源。
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§10.1 射频振荡器
10.1.1 振荡器电路分析方法 振荡器的核心电路是一个能够在特定的频率上实现正反馈的
环路。
闭环电路模型
网络表达方式
闭环传递函数：
H () Vo
HA ()
Vi 1 HF ()HA ()
起振条件：
HF ()HA () 1
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§10.1 射频振荡器
我们通过负阻的产生来揭示振荡器的内在机理，具体通过考察 一个包含电阻R，电感L和电容C的串联谐振电路来说明。
一般晶体管振荡电路
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§10.1 射频振荡器
（1）考毕兹振荡器
振荡器频率0
1 L3
C1 C2 C1C2
振荡的必要条件： C2 gm
C1 Gi
（2）哈特莱振荡器
振荡器频率 0
1
C3 L1 L2
振荡的必要条件： L1 gm
L2 Gi
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考毕兹振荡器 哈特莱振荡器
§10.1 射频振荡器
隧道二极管振荡电路及其小信号等效电路
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§10.1 射频振荡器
10.1.2 共反射极的双极型晶体管振荡器 许多振荡电路采用双极型晶体管或场效应晶体管，结构可以是 共发射极/源极、共基极/栅极或共集电极/漏极。根据反馈网络 形式的反馈网络形式的不同，可分为哈特莱（Hartley）、考毕 兹（Colpitts）、克拉普（Clapp）和皮尔斯（Pierce）振荡器。 下图所示的振荡电路可用来描述所有这些不同的电路。
R1
di(t) dt
合并一阶导数的系数，并根据要求令衰减系数为零，可得：
R1 R
显然，该器件具有负的微分电阻。另外，如果要建立初始振 荡，需要衰减系数具有正值，这意味着必须 小于R 。
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§10.1 射频振荡器
实现负阻的最直接方法就是利用隧道二极管，这种二极管是 以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管，一般应用在某些 开关电路或者高频振荡电路中，它由极高摻杂产生极窄的空间电 荷区。
其中：
S
1 LC
p
1
L
C0C C0 C
晶体等效电路及晶体谐振器的输入电抗
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§10.1 射频振荡器
10.1.5 振荡器相位噪声分析
假定信号从放大器输出端取出，并着重考虑半带宽的单边带
相位噪声L( fm )。
L(
fm
)
1 8
FkT Pm
f0 fm
2
Pi
0We
1 QUL
Po QUL
第10章 射频信号产生电路
教学 重点
本章重点介绍了射频振荡器起振条件与稳定振荡条件的反 馈法和负电阻分析法，以及二极管/三极管基射频振荡器的 类型与结构；介绍了固定频率式和可调谐式振荡器的类型 ，典型电路拓扑结构和设计技术；介绍了频率合成器的类 型与原理基本电路拓扑结构和特点。
能教力学 要重求点
掌握：射频振荡器的稳定振荡条件；固定频率振荡器的类 型，典型电路拓扑结构和特点，参数计算方法、性 能仿真方法等设计技术。
（5）使加性噪声与最低可用信号功率之比给出的相位噪声最小。
（6）选择低闪烁噪声f
1 m
的有源器件
（7）使闪烁噪声调制有源器件的跨导、输入和输出阻抗影响最小。
（8）从谐振回路耦合输出信号（功率）。
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§10.2 固定频率振荡器
常用介质谐振型晶体管振荡器（TDRO）可分为两类：一类 用作串联反馈元件，另一类用作并联反馈元件，如下图所示：
10.1.3 共栅极场效应晶体管振荡器 振荡器设计需要考虑到一些诸如晶体管特性随温度的变化、
晶体管偏置和去耦电路以及电感损耗等的影响，在此利用计算机 软件进行辅助设计将会有很大帮助。
考毕兹振荡器的谐振频率为：
0
1 L3
Βιβλιοθήκη Baidu
1 C1
1 C2
Gi R C1
1 L3
1 C1
1 C2
C1 的定义为：