微波电子线路课件.ppt

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1、7、功率上变频器与变容管倍频器功率上变频器与变容管倍频器都可把低频信号变换成高频微波信号，核心非线性器件是变容管。前者需要一个高频率泵浦，有变频增益；后者直接将信号频率倍乘。在微波工程技术中均广泛应用。一、功率上变频器其原理图如下图所示。输入信号频率为和，输出信号频率为：对应上边带上变频器，对应下边带上变频器。由门－罗关系可知：7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器上边带上变频器：是绝对稳定的下边带上变频器：是潜在不稳定的实际应用中，多为上边带上变频器，它广泛应用于微波中继和卫星转发

2、的发射支路。对于功率上变频器，可用电荷分析法对其进行分析。因为变容管的电容是随电压变化的，由于，因而电荷必然随电压变化，而电流又是电荷的时间变化率，因此分析各次谐波的电荷变化规律，可了解发生在变频﹑倍频过程中许多相关信息。7、功率上变频器与变容管倍频器1、变容管上的电压、电荷关系由于所以7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器①当时，，则②当时，上式相比，得到：7、功率上变频器与变容管倍频器由于时，，故对突变结管子，，则其中，令有，这时2、上变频器的电荷分析设激励电荷为：7、功率上变频

3、器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器工作点取在令则电压为：7、功率上变频器与变容管倍频器电流为：比较u和I可知，电压电流的同频率分量之间既有同相分量又有正交分量。电路对呈负阻及容抗，而对，均呈正阻及容抗.可算出变频增益G和效率η为：7、功率上变频器与变容管倍频器当时，，与门罗关系一致3、等效电路分析利用下图等效电路，列出回路方程，可得：可求出输入、输出阻抗为：7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器调谐时：②该电路绝对稳定，没有负载故得到：①Zin和Zout表示式对Rg和RL

4、对称，两端都匹配，则有：③调谐时，匹配时，7、功率上变频器与变容管倍频器4、参量上变频器实际电路信号支路有低通滤波和阻抗匹配。泵浦和和频支路均为高频带通滤波兼匹配，泵浦、信号为输入，和频则为输出。二、参量倍频器④倍频器的作用是把较低频率信号变换成整数倍的高频率信号。为了实现倍频必须使用非线性器件，目前最广泛使用的是变容管。根据门—罗关系在倍频中，实际电路中由于﹑等寄生参数存在，效率很低，即7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器1、倍频原理电荷分析法表明，的管子，只能实现二次倍频，在实

5、际混频器中，为了实现大于二次倍频，采取以下措施：①采用线性缓变结变容管，可产生三次以上频率分量；②变容管工作在过激励状态，则输入电压电荷波形可分解成谐波丰富的正弦分量，从而在的管子上也可实现高次倍频；③设置空闲回路，使之实现频率的二次变换，如1－2－4、1－3－4，1－2－3－4等。依信号源和管子连接方式不同有：a并联型（电压激励）b串联型（电流激励）7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器2、变容管倍频器设计表格变容管大信号方程：由，令为归一化电荷，，另有，将和代入有若对变容管加入激

6、励信号（f1），由于q-u的非线性，上式7、功率上变频器与变容管倍频器中和都为非线性正弦周期函数，均可展开成傅氏级数。将它们代入上式可得到同频率项系数之间关系，然后计算输入回路﹑输出回路和空闲回路的同频率电压﹑电流之比，得各阻抗，进而可计算功率及频率。已经有人对此进行了系统计算，把有用数据列成了表格，称为倍频器设计表格。我们设计时只需利用它便可得到电路参数的有用信息。使用表格时已知数据为：①②变容管参数③变容管的激励系数：7、功率上变频器与变容管倍频器由设计表格可查出数据为：可计算出：①倍频器的效率②输出

7、功率其中③输入电阻④输出电阻⑤对输入频率呈现的等容电容7、功率上变频器与变容管倍频器⑥归一化偏压值3、变容管倍频器电路举例以微带1－2－4四倍频器为例，下图为其原理图。查出由以上算出的数据可以进行电路设计。7、功率上变频器与变容管倍频器7、功率上变频器与变容管倍频器查出：