RFID射頻系統(tǒng)中的振蕩器
振蕩器是射頻系統(tǒng)中最基本的部件之一,它可以將直流功率轉(zhuǎn)換成射頻功率,在特定的頻率點(diǎn)建立起穩(wěn)定的正弦振蕩,成為所需的射頻信號(hào)源。早期的振蕩器在低頻下使用,考畢茲(Colpitts)、哈特萊(Hartley)等結(jié)構(gòu)都可以構(gòu)成低頻振蕩器,并可以使用晶體諧振器來提高低頻振蕩器的頻率穩(wěn)定性。當(dāng)工作頻率達(dá)到微波波段時(shí),電壓和電流的波動(dòng)特性將不能被忽略,需要采用傳輸線理論來描述電路的特性,討論基于反射系數(shù)和S參量的微波振蕩器。
1.振蕩條件
雙端口振蕩器由晶體管、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和終端網(wǎng)絡(luò)3部分組成。雙端口振蕩器,產(chǎn)生振蕩需要滿足如下3個(gè)條件:條件1:存在不穩(wěn)定有源器件、條件2:振蕩器左端滿足、條件3:振蕩器右端滿足。放大器和振蕩器都可以采用晶體管實(shí)現(xiàn),但放大器有輸入信號(hào),振蕩器無輸入信號(hào)。振蕩器與放大器的主要差異如下:
(1)在放大器的情形,希望晶體管器件具有高度穩(wěn)定性;在振蕩器的情形,希望晶體管器件具有高度不穩(wěn)定性。
(2)振蕩器的起振由任意噪聲或暫態(tài)信號(hào)觸發(fā),但很快達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)。振蕩器由起振到穩(wěn)態(tài)需要一個(gè)非線性有源器件完成,對(duì)振蕩器的全面分析比較復(fù)雜。
2.晶體管振蕩器
晶體管振蕩器實(shí)際是工作于不穩(wěn)定區(qū)域的晶體管二端口網(wǎng)絡(luò)。晶體管振蕩器的設(shè)計(jì)步驟如下:
(1)選擇一個(gè)在期望振蕩頻率處潛在不穩(wěn)定的晶體管。
(2)選擇一個(gè)合適的晶體管電路結(jié)構(gòu)。為增強(qiáng)上述電路的不穩(wěn)定性,還常常配以正反饋來增加其不穩(wěn)定性。
(3)在不穩(wěn)定區(qū)域中選擇一個(gè)合適的反射系數(shù)值ΓT,使其在晶體管的輸入端產(chǎn)生一個(gè)大的負(fù)阻,由選定的反射系數(shù)值ΓT可以確定終端網(wǎng)絡(luò)。
(4)此時(shí)電路可以視為單端口振蕩器,需要選擇調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的阻抗。
(5)如果輸入或輸出端口中的任何一個(gè)端口符合振蕩條件,則電路的兩個(gè)端口都將產(chǎn)生振蕩。
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