RFID射频系统中的振荡器
振荡器是射频系统中最基本的部件之一,它可以将直流功率转换成射频功率,在特定的频率点建立起稳定的正弦振荡,成为所需的射频信号源。早期的振荡器在低频下使用,考毕兹(Colpitts)、哈特莱(Hartley)等结构都可以构成低频振荡器,并可以使用晶体谐振器来提高低频振荡器的频率稳定性。当工作频率达到微波波段时,电压和电流的波动特性将不能被忽略,需要采用传输线理论来描述电路的特性,讨论基于反射系数和S参量的微波振荡器。
1.振荡条件
双端口振荡器由晶体管、调谐网络和终端网络3部分组成。双端口振荡器,产生振荡需要满足如下3个条件:条件1:存在不稳定有源器件、条件2:振荡器左端满足、条件3:振荡器右端满足。放大器和振荡器都可以采用晶体管实现,但放大器有输入信号,振荡器无输入信号。振荡器与放大器的主要差异如下:
(1)在放大器的情形,希望晶体管器件具有高度稳定性;在振荡器的情形,希望晶体管器件具有高度不稳定性。
(2)振荡器的起振由任意噪声或暂态信号触发,但很快达到一个稳定的振荡状态。振荡器由起振到稳态需要一个非线性有源器件完成,对振荡器的全面分析比较复杂。
2.晶体管振荡器
晶体管振荡器实际是工作于不稳定区域的晶体管二端口网络。晶体管振荡器的设计步骤如下:
(1)选择一个在期望振荡频率处潜在不稳定的晶体管。
(2)选择一个合适的晶体管电路结构。为增强上述电路的不稳定性,还常常配以正反馈来增加其不稳定性。
(3)在不稳定区域中选择一个合适的反射系数值ΓT,使其在晶体管的输入端产生一个大的负阻,由选定的反射系数值ΓT可以确定终端网络。
(4)此时电路可以视为单端口振荡器,需要选择调谐网络的阻抗。
(5)如果输入或输出端口中的任何一个端口符合振荡条件,则电路的两个端口都将产生振荡。
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