倍频器和上变频器.pptx

3.1 引言引言 Introduction 倍频器的功能是当一个正弦波输入时，输出信号是输入倍频器的功能是当一个正弦波输入时，输出信号是输入信号的信号的n次谐波。次谐波。产生微波信号的方法有：产生微波信号的方法有：1.直接振荡，如磁控管、速调管、雪崩管、体效应、晶体管直接振荡，如磁控管、速调管、雪崩管、体效应、晶体管振荡器等振荡器等2.倍频放大链倍频放大链采用非线性器件产生采用非线性器件产生输入信号的谐波，利用输入信号的谐波，利用滤波器取出所需要的谐滤波器取出所需要的谐波波直接振荡所产生的微波信号往往信号的频谱纯度及频率稳定直接振荡所产生的微波信号往往信号的频谱纯度及频率稳定度不高度不高锁相环锁相环本章讨论变容管倍频器和阶跃管倍频器，它们均属于直接本章讨论变容管倍频器和阶跃管倍频器，它们均属于直接倍频的方法倍频的方法变容管倍频器效率高、主要用于倍频次数较低的场合，单变容管倍频器效率高、主要用于倍频次数较低的场合，单级倍频次数小于级倍频次数小于8，二次倍频效率，二次倍频效率50%左右，三次左右，三次40%左右，左右，但当倍频次数增加后电路复杂，效率降低，输出功率迅速但当倍频次数增加后电路复杂，效率降低，输出功率迅速下降下降阶跃管倍频器适于高次倍频，单级倍频次数可达阶跃管倍频器适于高次倍频，单级倍频次数可达20以上，以上，具有结构简单的优点，但输入功率小，效率约为具有结构简单的优点，但输入功率小，效率约为1/N。3.2 变容管倍频器变容管倍频器3.2.1 基本电路基本电路并联型并联型串联型串联型并联型电路流过变容管的电流为输入和输出回路电路之和，并联型电路流过变容管的电流为输入和输出回路电路之和，因此也称为电路激励型因此也称为电路激励型串联型电路加在变容管两端的电压为输入和输出回路电压串联型电路加在变容管两端的电压为输入和输出回路电压的差，因此也叫电压激励型的差，因此也叫电压激励型电流激励型电路中变容管一端接地，因此适合于大功率电流激励型电路中变容管一端接地，因此适合于大功率电压激励型电路中变容管两端均不接地，因此适合于微带电压激励型电路中变容管两端均不接地，因此适合于微带电路电路3.2.2 基本原理基本原理1.二次倍频器二次倍频器如果变容管的外加电压满足如果变容管的外加电压满足为零偏压时的结电容为零偏压时的结电容为势垒电压为势垒电压在倍频器中，为了提高输出功率，通常采用大信号激励，在倍频器中，为了提高输出功率，通常采用大信号激励，即即 ，但是当，但是当 时，时，且倍频器输出，且倍频器输出谐波也是大信号，故不能用非线性电容来分析，而需用变谐波也是大信号，故不能用非线性电容来分析，而需用变容管的电压容管的电压电荷关系来分析，下面推导电压电荷关系来分析，下面推导电压电荷关系电荷关系变容管上的电荷为变容管上的电荷为为为 时变容管上的电荷，若时变容管上的电荷，若 ，即无电荷，即无电荷当当 时时所以所以令令其中其中令令为归一化电压为归一化电压为归一化电荷为归一化电荷则上式简化为则上式简化为变容管的电压变容管的电压电荷关系电荷关系由于由于 时，变容管势垒近似消失，势垒电容也趋于零，时，变容管势垒近似消失，势垒电容也趋于零，即即 ，即，即为了简单选用突变结变容管为了简单选用突变结变容管忽略损耗电阻忽略损耗电阻考虑电流激励型二次倍频器考虑电流激励型二次倍频器由于滤波器由于滤波器F1和和F2的限制流过变容管的电流只有频率的限制流过变容管的电流只有频率f1和和f2的的分量，相应变容管两端电荷分量，相应变容管两端电荷q1和和q2也只有频率也只有频率f1和和f2的分量的分量归一化归一化因为因为所以所以其中其中提取提取 和和 频率的电压分量频率的电压分量直流电压分量为直流电压分量为由由 可以得到归一化输入和输出电流可以得到归一化输入和输出电流由以上归一化电压和电流可以求出归一化平均输入、输出功率由以上归一化电压和电流可以求出归一化平均输入、输出功率 为正，表示向变容管输入功率，为正，表示向变容管输入功率，为负，表示从变容为负，表示从变容管输出功率，因为假设管输出功率，因为假设 ，所以输入功率等于输出功，所以输入功率等于输出功率，倍频效率等于率，倍频效率等于100%，但实际上变容管总是有损耗电阻，但实际上变容管总是有损耗电阻，倍频效率不可能达到倍频效率不可能达到100%，不够由于该电阻很小，效率很，不够由于该电阻很小，效率很高。高。如果如果 ，即回路调谐，此时功率最大，即回路调谐，此时功率最大倍频器的归一化输入阻抗倍频器的归一化输入阻抗当当 ，的第一个分量与的第一个分量与 同相，表示输入阻抗的电阻分同相，表示输入阻抗的电阻分量，量，第二个分量滞后第二个分量滞后 90，表示为容抗，因此归一化输入，表示为容抗，因此归一化输入阻抗为阻抗为倍频器的归一化输出阻抗倍频器的归一化输出阻抗假设变容管两端端接负载阻抗，则假设变容管两端端接负载阻抗，则幅相表示幅相表示复振幅复振幅归一化负载阻抗为归一化负载阻抗为当负载阻抗与倍频器的输出阻抗共轭相等时，输出功率最大，定义该当负载阻抗与倍频器的输出阻抗共轭相等时，输出功率最大，定义该阻抗为倍频器的输出阻抗阻抗为倍频器的输出阻抗倍频器的效率倍频器的效率实际实际 ，但很小对输入、输出阻抗影响不大，但对倍频效率有，但很小对输入、输出阻抗影响不大，但对倍频效率有影响，当影响，当 存在时，输入电流在存在时，输入电流在 上消耗的功率为上消耗的功率为为归一化电流为归一化电流当变容管上电压当变容管上电压 时，时，结电容达到最小值结电容达到最小值另另所以所以另另所以所以输出电流在输出电流在 上消耗的功率为上消耗的功率为有效输入功率为有效输入功率为有效输出功率为有效输出功率为为非归一化功率为非归一化功率倍频器的效率为倍频器的效率为前面的分析中，变容管处于欠激励状态，前面的分析中，变容管处于欠激励状态，或或 ，实际中为了增加输出功率，变容管通常处于过激励状态，即在每个激实际中为了增加输出功率，变容管通常处于过激励状态，即在每个激励周期的部分时间，变容管处于正向导通状态，由于这时励周期的部分时间，变容管处于正向导通状态，由于这时 ，将激励信号短路，因此正向电压波型被钳位于将激励信号短路，因此正向电压波型被钳位于 ，过激励下变容管，过激励下变容管的电压的电压电荷关系为电荷关系为激励状态系数定义为激励状态系数定义为显然显然 对应对应 ，这时为满激励，这时为满激励为欠满激励为欠满激励为过满激励为过满激励过激励下的分析很困难，需要用计算机来分析。过激励下的分析很困难，需要用计算机来分析。D=2时的时变电荷。时的时变电荷。2.变容管高次倍频器变容管高次倍频器 首先看下面电路能否完成高次倍频首先看下面电路能否完成高次倍频 假设变容管中电路波形为假设变容管中电路波形为 电流为电流为如果使用突变结变容管，欠激励，则如果使用突变结变容管，欠激励，则可见可见N次谐波电压和电流之间有次谐波电压和电流之间有90相差，平均功率为零相差，平均功率为零即即因此，上面电路不能完成高次倍频，这是因为给定的条件因此，上面电路不能完成高次倍频，这是因为给定的条件 ，即变容管的电压、电荷关系为平方率，所以只能完成二次倍频，即变容管的电压、电荷关系为平方率，所以只能完成二次倍频为了完成大于为了完成大于2次的倍频，可以采用以下措施次的倍频，可以采用以下措施改用改用 的变容管，如缓变结变容管的变容管，如缓变结变容管 或其他形式变容管或其他形式变容管加大激励信号，使加大激励信号，使 。使变容管的电压电荷关系出现高次非线性项。使变容管的电压电荷关系出现高次非线性项电压波形被限幅，而出现高次谐波电压波形被限幅，而出现高次谐波在电路上想办法，如在电路中加空闲回路，如下图所示在电路上想办法，如在电路中加空闲回路，如下图所示在变容管两端并联一个损耗很低的空闲支路，如果该支路谐振于在变容管两端并联一个损耗很低的空闲支路，如果该支路谐振于代入代入 ，可以得到，可以得到 ，等频率的电压分量，它们与相应频率等频率的电压分量，它们与相应频率的电流的相位相差的电流的相位相差180，表示三次、四次谐波功率从变容管输出。，表示三次、四次谐波功率从变容管输出。附加附加“空闲回路空闲回路”的作用是将变容管产生的低次谐波能够回送到变容管，的作用是将变容管产生的低次谐波能够回送到变容管，提高再次变频将低次谐波的能量转换为高次谐波的能量。在实际工程上，提高再次变频将低次谐波的能量转换为高次谐波的能量。在实际工程上，为了提高效率，即使能够完成高次倍频的电路，也在其中采用空闲回路，为了提高效率，即使能够完成高次倍频的电路，也在其中采用空闲回路，不过若采用过多的空闲回路，会使倍频器结构复杂，引入许多附加损耗，不过若采用过多的空闲回路，会使倍频器结构复杂，引入许多附加损耗，给设计、调试带来困难，所以回路一般不超过三个给设计、调试带来困难，所以回路一般不超过三个“空闲回路空闲回路”。电路举例电路举例微带型二倍频器微带型二倍频器微带型四倍频器微带型四倍频器低通滤波器低通滤波器高阻线高阻线开路线开路线(空闲）空闲）带通滤波器带通滤波器3.3 阶跃阶跃-恢复二极管倍频器恢复二极管倍频器阶跃阶跃-恢复二极管是一种特殊的恢复二极管是一种特殊的P-N结器件，在正弦波激励下，结器件，在正弦波激励下，能产生持续时间极短的脉冲，该脉冲含有非常丰富的频率分能产生持续时间极短的脉冲，该脉冲含有非常丰富的频率分量，利用这种性质，单次倍频次数可以达到量，利用这种性质，单次倍频次数可以达到1020次，而且次，而且不需要加空闲回路。不需要加空闲回路。3.3.1 阶跃阶跃-恢复二极管的基恢复二极管的基本特性及参量本特性及参量变容管的势垒电容和电压的关系为变容管的势垒电容和电压的关系为当线性指数当线性指数n为为1/15到到1/30时时成为阶跃成为阶跃-恢复二极管恢复二极管(SRD)，可见结电容几乎没有变化，可见结电容几乎没有变化为什么？为什么？对对PN结采取特殊措施，加大正偏时的电荷存储效应，使二极管正偏时有结采取特殊措施，加大正偏时的电荷存储效应，使二极管正偏时有很大的扩散电容，此时二极管等效为一个很大的电容，呈现低阻，近似很大的扩散电容，此时二极管等效为一个很大的电容，呈现低阻，近似短路，反偏时等效为一个小电容，呈现高阻，近似开路，因此在大信号短路，反偏时等效为一个小电容，呈现高阻，近似开路，因此在大信号交流电压激励下，这种特殊结构的变容管呈现两种阻抗状态，具有电容交流电压激励下，这种特殊结构的变容管呈现两种阻抗状态，具有电容开关特性。开关特性。为了存储大量电荷，为了存储大量电荷，增加少子寿命，阶跃增加少子寿命，阶跃管是在管是在P+,N+之间加之间加了一层低参杂的了一层低参杂的N层层为了存储大量电荷，增加少子寿命，阶跃管是在为了存储大量电荷，增加少子寿命，阶跃管是在P+,N+之间加了一层低之间加了一层低参杂的参杂的N层层正偏时，在正偏时，在P+P+区大量的空穴注入到区大量的空穴注入到N N区，由于区，由于N N区掺杂浓度低，空穴与区掺杂浓度低，空穴与N N层中的电子复合机会少，从而降低了复合速度，提高了少子的寿命。层中的电子复合机会少，从而降低了复合速度，提高了少子的寿命。在在NN+NN+结中，由于载流子浓度差别形成一个内建电场，该电场阻止结中，由于载流子浓度差别形成一个内建电场，该电场阻止N N区区中的空穴扩散到中的空穴扩散到N+N+区，怎样增加了区，怎样增加了N N层中的电荷量，在层中的电荷量，在N N层两边，杂质层两边，杂质分布近似于突变，有很强的减速场，能够充分阻止少数载流子（空穴）分布近似于突变，有很强的减速场，能够充分阻止少数载流子（空穴）离开离开N N区，所以区，所以N N区为少数载流子有效存储的区域。区为少数载流子有效存储的区域。在在NN+NN+结中，由于载流子浓度差别形成一个内建电场，该电场阻止结中，由于载流子浓度差别形成一个内建电场，该电场阻止N N区区中的空穴扩散到中的空穴扩散到N+N+区，怎样增加了区，怎样增加了N N层中的电荷量，在层中的电荷量，在N N层两边，杂质层两边，杂质分布近似于突变，有很强的减速场，能够充分阻止少数载流子（空穴）分布近似于突变，有很强的减速场，能够充分阻止少数载流子（空穴）离开离开N N区，所以区，所以N N区为少数载流子有效存储的区域。区为少数载流子有效存储的区域。当少子的寿命大于外加交流电压的周期时，则信号电压从正向转为反向，当少子的寿命大于外加交流电压的周期时，则信号电压从正向转为反向，正向注入存储电荷未复合的剩余少子，在负半周被内电场拉回去。由此正向注入存储电荷未复合的剩余少子，在负半周被内电场拉回去。由此形成较大的反向电流，直到某一时刻，正向期间存储电荷被全部拉回后，形成较大的反向电流，直到某一时刻，正向期间存储电荷被全部拉回后，反相电流陡降为很小的反向饱和电流，形成了电流阶跃。反相电流陡降为很小的反向饱和电流，形成了电流阶跃。当外加电压由正变为负时，在交流电压负半周很长一段时间内管子处于当外加电压由正变为负时，在交流电压负半周很长一段时间内管子处于导通状态，使二极管的整流作用失效。利用阶跃管由导通恢复到截止的导通状态，使二极管的整流作用失效。利用阶跃管由导通恢复到截止的电流突变形成窄脉冲输出，其包含丰富的谐波，故可用来做高次谐波倍电流突变形成窄脉冲输出，其包含丰富的谐波，故可用来做高次谐波倍频器频器 阶跃二极管的等效电路阶跃二极管的等效电路正偏时，流经二极管的电流两端电流由两部分组成，一是存储电荷正偏时，流经二极管的电流两端电流由两部分组成，一是存储电荷q所形所形成的电流成的电流 ，为主要部分，另一部分少数载流子复合形成的电流为主要部分，另一部分少数载流子复合形成的电流 ，为少数载流子的寿命，该电流可看成是流过一个损耗电阻为少数载流子的寿命，该电流可看成是流过一个损耗电阻 的电流，的电流，少子寿命愈长，少子寿命愈长，就愈大，在理想阶跃管中，少子的寿命趋于无穷大，就愈大，在理想阶跃管中，少子的寿命趋于无穷大，近似开路近似开路 ，。阶跃管可以等效为一个恒压源。阶跃管可以等效为一个恒压源 与扩散电与扩散电容容C CD D，的串联。的串联。由于由于CD很大，容抗很小，且当信号很大时，可以认为很大，容抗很小，且当信号很大时，可以认为 ，故理想化，故理想化等效电路可看成等效电路可看成“短路短路”状态状态反偏时，存储的少子将返回，由于存储的电荷数量反偏时，存储的少子将返回，由于存储的电荷数量很大，返回需要一定的时间，一旦存储的电荷全部很大，返回需要一定的时间，一旦存储的电荷全部返回，扩散电容消失，这时只存在二极管的势垒电返回，扩散电容消失，这时只存在二极管的势垒电容，故等效电路如右容，故等效电路如右理想情况下理想情况下 ，于是等效电路中只存在势垒电，于是等效电路中只存在势垒电容，其值约为容，其值约为正向偏置时，阶跃管中存储大量电正向偏置时，阶跃管中存储大量电荷，荷，t=0时突然开关接到负电源上，时突然开关接到负电源上，二极管中电流变为负向电流二极管中电流变为负向电流IR，但，但由于存在很大的扩散电容，二极管由于存在很大的扩散电容，二极管电压不能突变，阶跃管相当于零偏电压不能突变，阶跃管相当于零偏压，只有经过时间压，只有经过时间ts后，二极管中后，二极管中的电荷才被清除，此时管子上的电的电荷才被清除，此时管子上的电压变为负偏压压变为负偏压VR，从电流由正向跳，从电流由正向跳变到反向时开始，到电压为零为止变到反向时开始，到电压为零为止的时间称为的时间称为“存储时间存储时间”，载流子，载流子寿命越长，存储时间越长寿命越长，存储时间越长反向电流由反向电流由0.8IR(或或0.9IR）下降到）下降到0.2IR(或或0.1IR）所需的时间为）所需的时间为阶跃阶跃时间时间另外还有击穿电压另外还有击穿电压V VB B结电容结电容结电容越小，阶跃管越接近于理想开关，但功率容量降低结电容越小，阶跃管越接近于理想开关，但功率容量降低 ，另外结电容对输出频率呈现的容抗另外结电容对输出频率呈现的容抗 也不能太低，也不能太低，否则效率降低否则效率降低截止频率截止频率一般要求一般要求动态电阻动态电阻正向电压的某个稳定值下，二极管上电压的微小变化与电流正向电压的某个稳定值下，二极管上电压的微小变化与电流的微小变化之比，动态电阻越小越好的微小变化之比，动态电阻越小越好正向电流正向电流正向流越大越好，大则存储的电荷多，阶跃幅度大正向流越大越好，大则存储的电荷多，阶跃幅度大最大耗散功率最大耗散功率二极管上消耗的功率，通过加散热器可以增加该功率二极管上消耗的功率，通过加散热器可以增加该功率3.3.1 阶跃阶跃-恢复二极管倍频器组成和工作原理恢复二极管倍频器组成和工作原理方框图方框图各级波形各级波形偏置偏置电路电路匹配匹配电路电路激励激励电感电感谐振电路谐振电路输出滤波器输出滤波器负负载载信信源源脉冲发生器脉冲发生器原理电路图原理电路图高频扼流圈高频扼流圈自给偏压电阻自给偏压电阻输入滤波匹配网络输入滤波匹配网络激励电感激励电感谐振电路和滤波电路根据具体情况可以是集谐振电路和滤波电路根据具体情况可以是集中参数或分布参数电路中参数或分布参数电路隔直流电容隔直流电容1 脉冲发生器脉冲发生器电流正向流通时，阶跃管相当于短路，故电流正向流通时，阶跃管相当于短路，故v近似于零，实际为势近似于零，实际为势垒电压垒电压 ，当电流反向流通时，阶跃管存储的电荷开始放电，这，当电流反向流通时，阶跃管存储的电荷开始放电，这时电压仍为时电压仍为，放电完毕时，电路突然减小，阶跃管进入高阻状，放电完毕时，电路突然减小，阶跃管进入高阻状态，同时激励电感态，同时激励电感L产生一个反向感应电压，二极管上有一个反产生一个反向感应电压，二极管上有一个反向高压脉冲出现，左图，此后二极管有开始正向流通，电压又向高压脉冲出现，左图，此后二极管有开始正向流通，电压又回到回到，在负载上得到重复的，周期为在负载上得到重复的，周期为T1的脉冲串。的脉冲串。下面分别讨论两种状态下面分别讨论两种状态导通期间导通期间设初始条件为设初始条件为流过激励电感的起始电流流过激励电感的起始电流方程的解为方程的解为直流项直流项余弦项余弦项线性增长项线性增长项当电流为正时，阶跃管存储电荷，当电流反向时存储的电荷当电流为正时，阶跃管存储电荷，当电流反向时存储的电荷释放，当释放，当t达到达到ta时，横坐标上下，正负电流所包含的面积相时，横坐标上下，正负电流所包含的面积相等时，表明阶跃管存储的电荷已全部清除，这时进入阶跃期，等时，表明阶跃管存储的电荷已全部清除，这时进入阶跃期，由于导通期间阶跃管等效为一个电压为由于导通期间阶跃管等效为一个电压为 的电源，这时输出电的电源，这时输出电压为压为 。阶跃期间阶跃期间 存储电荷释放完毕，扩散电容消失，阶跃管等效为一个势垒电容存储电荷释放完毕，扩散电容消失，阶跃管等效为一个势垒电容Cj，相当于一个高速开关将大电容换为小电容，适当调节偏压相当于一个高速开关将大电容换为小电容，适当调节偏压V0，使，使ta正正好发生在负电流最大的瞬间，即好发生在负电流最大的瞬间，即 此时电感上无电压降，同时阶跃管也无电压降，回路中能力全部转换此时电感上无电压降，同时阶跃管也无电压降，回路中能力全部转换为电感中的磁能，如果忽略势垒电压，这时激励电压的瞬时值和偏压为电感中的磁能，如果忽略势垒电压，这时激励电压的瞬时值和偏压V0相等，极性相反，阶跃管总的外加电压为零，因此在分析时忽略外加激相等，极性相反，阶跃管总的外加电压为零，因此在分析时忽略外加激励电压和直流偏压励电压和直流偏压回路方程为回路方程为整理为整理为解为解为因为因为所以所以其中其中 为一衰减振荡，上图中虚线，但由于存在阶跃管，当振荡电压正为一衰减振荡，上图中虚线，但由于存在阶跃管，当振荡电压正向达到接触电压时，阶跃管导通，因此衰减振荡只能维持半个周期。向达到接触电压时，阶跃管导通，因此衰减振荡只能维持半个周期。脉冲的宽度为脉冲的宽度为实际脉冲宽度实际脉冲宽度tp不一定等于半个周期，但为了保证倍频效率，脉冲宽不一定等于半个周期，但为了保证倍频效率，脉冲宽度至少小于输出信号的周期，故选择原则为度至少小于输出信号的周期，故选择原则为脉冲的腹点出现在脉冲的腹点出现在tp/2处，脉冲的幅度为处，脉冲的幅度为当负载电阻当负载电阻R较大时，较大时，将很小，将很小，输出脉冲的平均功率输出脉冲的平均功率当当 很小时很小时(0.3)，偏置电压偏置电压V0通过调节偏压可以控制使阶跃发生在负电流最大时，通过调节偏压可以控制使阶跃发生在负电流最大时，如前，阶跃期间，当忽略势垒电压时，管子上总电压为零如前，阶跃期间，当忽略势垒电压时，管子上总电压为零当当 ，电压为零，将，电压为零，将 带入上式可得带入上式可得 导通结束时导通结束时()阶跃管上的电流为阶跃管上的电流为 联立以上各式可以得到联立以上各式可以得到 再由导通结束时阶跃管上上总电荷为零的条件得再由导通结束时阶跃管上上总电荷为零的条件得 偏压自给：阶跃管的直流分量偏压自给：阶跃管的直流分量(整流电流整流电流)通过偏压电阻通过偏压电阻Rb产生电压降得产生电压降得到，到，Rb的值取决于所需的偏压及整流电流的大小，可以依下式选择。的值取决于所需的偏压及整流电流的大小，可以依下式选择。该值仅属于估算值，实际中需要进行调整该值仅属于估算值，实际中需要进行调整输入阻抗输入阻抗输入导纳对电流的匹配很重要，可以将电流分解为与基波电压同相分量输入导纳对电流的匹配很重要，可以将电流分解为与基波电压同相分量IR和正交分量和正交分量IL，并分别与基波电压幅度相比，即得到输入阻抗，并分别与基波电压幅度相比，即得到输入阻抗 ，为阻抗倍乘系数，它们与为阻抗倍乘系数，它们与N和和 的关系曲线，通常估算输入的关系曲线，通常估算输入阻抗时，近似认为阻抗时，近似认为 ，。为此一调谐电容将电感分量补。为此一调谐电容将电感分量补偿，则输入阻抗为偿，则输入阻抗为脉冲频谱脉冲频谱输出电压脉冲波形为（当输出电压脉冲波形为（当 很小，并忽略很小，并忽略 后）后）分解为分解为Fourier级数级数其中其中频谱的相对值为频谱的相对值为n为谐波次数，当为谐波次数，当n/N=0时，时，Cn/C0=1，当，当n/N=3,5,7,时，时，Cn/C0=0即频谱的第一个零点出现在即频谱的第一个零点出现在n/N=3，即，即f=3fN=3/tp处，第一个零点零点以内的处，第一个零点零点以内的谱线数量为谱线数量为n=3/2tp，tp越小，第一个零点相应频率越高，极限时越小，第一个零点相应频率越高，极限时tp趋向于零，趋向于零，第一个零点频率趋向于无穷，梳状谱的间隔为输入频率第一个零点频率趋向于无穷，梳状谱的间隔为输入频率f1，利用这一特性可，利用这一特性可制作梳状波发生器。制作梳状波发生器。在用作倍频时，要求在用作倍频时，要求tp满足满足2 谐振电路谐振电路不加谐不加谐振电路振电路加谐振加谐振电路电路频率较低时谐振电路采用集中参数电路频率较低时谐振电路采用集中参数电路(f300MHz500MHz)，频率较，频率较高时可以采用分布参数电路或谐振腔高时可以采用分布参数电路或谐振腔Cc为耦合电容，其作用是控制负载对谐振线的影响，即控制有载为耦合电容，其作用是控制负载对谐振线的影响，即控制有载Q值。值。Cc为无穷大，耦合过强，有载为无穷大，耦合过强，有载Q值过大，负载直接接在传输线终端，建值过大，负载直接接在传输线终端，建立不起衰减振荡，输出波形仍然为脉冲串，只是时延四分之一周期。立不起衰减振荡，输出波形仍然为脉冲串，只是时延四分之一周期。Cc太小，耦合太弱，负载得到的功率小，效率低，有载太小，耦合太弱，负载得到的功率小，效率低，有载Q高，频道窄。高，频道窄。如果如果则则脉冲脉冲延迟延迟负载负载同相反射同相反射延迟延迟阶跃管阶跃管(此时阶跃结束，阶此时阶跃结束，阶跃管正向导通，呈现低阻跃管正向导通，呈现低阻)反相反射反相反射负载上得到的电压为负载上得到的电压为衰减常数为衰减常数为选择合适的选择合适的Q值，使衰减振荡在一个脉冲周期内基本衰减完，一般选为值，使衰减振荡在一个脉冲周期内基本衰减完，一般选为一个脉冲周期后衰减为一个脉冲周期后衰减为确定以后，如何确定耦合电容确定以后，如何确定耦合电容一般情况下一般情况下将串联的电容和负载等效为并联形式将串联的电容和负载等效为并联形式可以用一段传输线等效，可以用一段传输线等效，实际传输线缩短实际传输线缩短 l根据传输线理论，长度为根据传输线理论，长度为 l 的传输线等效的容抗为的传输线等效的容抗为根据传输线理论，根据传输线理论，传输线的有载传输线的有载Q值为值为假定选择假定选择则则传输线的特性阻抗选择传输线的特性阻抗选择当脉冲没有被负载反射回来之前，传输线的特性阻抗即为脉冲发生器的当脉冲没有被负载反射回来之前，传输线的特性阻抗即为脉冲发生器的负载，该阻抗影响脉冲发生器的阻尼因子负载，该阻抗影响脉冲发生器的阻尼因子 太大太大:脉冲宽度太宽脉冲宽度太宽 太窄太窄:输出功率减小输出功率减小一般一般 选选0.30.5由由可得可得为阶跃管的结电容的容抗为阶跃管的结电容的容抗3 输出滤波器输出滤波器输出频率为输出频率为 ，在其两边为，在其两边为 和和 的旁频，的旁频，滤波器的作用是滤去旁频，输出需要频率的信号滤波器的作用是滤去旁频，输出需要频率的信号输入信号的频率范围为输入信号的频率范围为输出信号的频率范围为输出信号的频率范围为为了保证单一频率输出，应该保证为了保证单一频率输出，应该保证即即综合考虑为综合考虑为或或为了对旁频有足够的衰减，实际中常选为了对旁频有足够的衰减，实际中常选滤波器的输入阻抗为谐振回路的负载，输出阻抗为标准阻抗滤波器的输入阻抗为谐振回路的负载，输出阻抗为标准阻抗50欧姆欧姆4 效率效率效率包括脉冲发生器的效率，谐振电路的效率，滤波器的带内损耗等。效率包括脉冲发生器的效率，谐振电路的效率，滤波器的带内损耗等。输输入入输出输出隔直电容隔直电容轭流圈轭流圈偏压电阻偏压电阻匹配电容匹配电容匹配电感匹配电感调谐电容调谐电容激励电感激励电感阶跃管阶跃管谐振线谐振线耦合电容耦合电容防防寄寄生生振振荡荡电电阻阻输入输入输输出出偏置线偏置线谐振线谐振线