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1、CN 114362694 A说明书1/12 页交流小信号驱动射频微波振荡器技术领域0001本创造属于电子学技术的射频微波振荡器技术领域，涉及一种利用交流小信号直接 驱动的射频微波振荡器，基于阈值电压以下晶体管的寄生电容（栅源电容、栅漏电容或漏源电 容）和第一电感构成谐振选频网络。背景技术0002振荡器是电子学中的基本器件，其主要功能是在没有外加信号作用下，将直流电源的 能量变换为一定输出波形的交流振荡能量。目前，常用的产生微波振荡的器件有两大类，第 一类是电真空器件，第二类是固体器件。电真空器件主要包括微波电真空三极管、反射速调管、 陶空管和返波管等；固体器件有晶体三极管、体效应二极管和雪崩二
2、极管等。0003 在无线电日益开展的今天，以晶体管为基础的射频微波振荡器得到广泛的应用， 晶体管在其中起着放大的作用。由于晶体管工作时需要设置直流偏置工作点（或称静态工作 点），从能量的角度而言就是晶体管处于放大工作需要电源提供直流能量。所以此类以晶体管为 基础的射频微波振荡器工作时也需要电源提供直流能量，现有电子学体系几乎完全建立在以直 流电为基础的器件和设备之上。0004然而对于现存工作频率为50赫兹的交流市电，要获取电子设备所需要的直流电源， 必须经过各种交直流转换。假设需要获得射频能量，以现有微波振荡器的工作方式为例，需要先 把交流市电转换成直流电，再将直流能量转换为射频微波能量，在此
3、过程中存在两次能量转换 损失，并且转换装置也会带来本钱开销。创造内容0005针对上述以晶体管为基础的传统射频微波振荡器由于需要电源提供直流能量，而导 致的在交直流转换中存在能量转换损失的问题，本创造提出了一种直接利用交流电代替直流电 源为射频微波振荡器中晶体管提供直流能量的方法及其实现架构，在晶体管的阈值电压以下, 利用交流小信号（如工频信号）对晶体管的等效电抗进行时变驱动，利用该时变驱动实现参 量振荡，使单只晶体管在半个工频周期内实现振荡工作，利用两只晶体管能够实现全工频周 期振荡，具有交流直接驱动和能耗低的特点。0006本创造提出的射频微波振荡器，使用单只晶体管能够在交流小信号的半个周期内
4、实 现振荡，利用两只晶体管能够实现全周期内振荡，下面分别描述这两种技术方案。0007本创造采用单只晶体管实现半周期工频直接驱动射频微波振荡器的技术方案为： 交流小信号驱动射频微波振荡器，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的半周期内工作，所述交流小信号的频率低于射频微波振荡器输出信号频率的十分之一; 所述射频微波振荡器包括晶体管、第一电感、输出选频网络、反应网络和馈电网络, 所述馈电网络包括高通支路和低通支路，所述晶体管的漏极和源极其中一端接地，另一端连接所 述反应网络的输入端、所述高通支路的输入端和所述低通支路的输出端；所述反12CN 114362694 A说明书10/12 页络；第一
5、选频网络为栅极选频网络1,其输入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端连 接晶体管FET1的栅极；第二选频网络是漏极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输 出端连接功率合成器的第一个输入端。0070第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电路结构入图3、图1、的、 图10、图15、图16所示。当利用栅源电容，且栅源电容与第一电感并联时，第一电感L2连接于晶 体管FET2的栅极和源极之间，晶体箭ET2的漏极接地，源极连接馈电网络；第一选频网络为栅 极选频网络2,其输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端连接晶体管FET2的栅极；第 二选频网络是源极选频网络，其输入端连接高通支
6、路的输出端，其输出端连接功率合成器的第二 个输入端。0071第一个射频微波振荡单元在工频周期的正半周工作，其电路结构如图1、触、图/、 图8、图13、图14所示。当利用栅源电容，且栅源电容与第一电感串联时，如图6所示，第一电感 L1连接于栅极选频网络和晶体管FET1的栅极之间，晶体管FET1的源极接地，漏极连接馈电网 络；第一选频网络为栅极选频网络1,其输入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端通 过第一电感L1连接晶体管FET1的栅极；第二选频网络是漏极选频网络，其输入端连接高通支 路的输出端，其输出端连接功率合成器的第一个输入端。0072第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电
7、路结构入图3、图1、的、 图10、图15、图16所示。当利用栅源电容，且栅源电容与第一电感串联时，如图6所示，第一电感 L2连接于栅极选频网络和晶体管FET2的栅极之间，晶体管FET2的漏极接地，源极连接馈电网 络；第一选频网络为栅极选频网络2,其输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端通 过第一电感L2连接晶体管FET2的栅极；第二选频网络是源极选频网络，其输入端连接高通支 路的输出端，其输出端连接功率合成器的第二个输入端。0073第一个射频微波振荡单元在工频周期的正半周工作，其电路结构如图1、触、图7、 图8、图13、图14所示。当利用栅漏电容，且栅漏电容与第一电感并联时，如图11所示
8、，第一电感 L1连接于晶体管FET1的栅极和漏极之间，晶体管FET1的源极接地，漏极连接馈电网络；第一选 频网络为栅极选频网络1,其输入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端连接晶体管FEH 的栅极；第二选频网络是漏极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接功率合 成器的第一个输入端。0074第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电路结构入图3、图1、静、 图10、图15、图16所示。当利用栅漏电容，且栅漏电容与第一电感并联时，如图11所示，第一电 感L2连接于晶体管FET2的栅极和漏极之间，晶体管FET2的漏极接地，源极连接馈电网络；第 一选频网络为栅极选频网络2,其
9、输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端连接晶体 管FET2的栅极；第二选频网络是源极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接 功率合成器的第二个输入端。0075第一个射频微波振荡单元在工频周期的正半周工作，其电路结构如图1、灯、图7、 图8、图13、图14所示。当利用栅漏电容，且栅漏电容与第一电感串联时，如图12所示，晶体管 FET1的源极接地，漏极通过第一电感L1连接馈电网络；第一选频网络为栅极选频网络1,其 输入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端连接晶体管FET1的栅极；第二选频网络 是漏极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接功率合成器的第一个输入
10、“而。CN 114362694 A说明书11/12 页0076第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电路结构入图3、图1、静、 图10、图15、图16所示。当利用栅漏电容，且栅漏电容与第一电感串联时，如图12所示，晶体管 FET2的漏极通过第一电感L2接地，源极连接馈电网络；第一选频网络为栅极选频网络2,其 输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端连接晶体管FET2的栅极；第二选频网络是 源极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接功率合成器的第二个输入端。 0077第一个射频微波振荡单元在工频周期的正半周工作，其电路结构如图1、触、图/、 图8、图13、图14所示。
11、当利用漏源电容，且漏源电容与第一电感并联时，如图17所示，第一电感 L1连接于晶体管FET1的漏极和源极之间，晶体管FET1的源极接地，漏极连接馈电网络；第一选 频网络为栅极选频网络1,其输入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端连接晶体管FET1 的栅极；第二选频网络是漏极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接功率合 成器的第一个输入端。0078第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电路结构入图3、图1、静、 图10、图15、图16所示。当利用漏源电容，且漏源电容与第一电感并联时，如图17所示，第一电 感L2连接于晶体管FET2的漏极和源极之间，晶体防ET2的漏极接
12、地，源极连接馈电网络；第 一选频网络为栅极选频网络2,其输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端连接晶体 管FET2的栅极；第二选频网络是源极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接 功率合成器的第二个输入端。0079第一个射频微波振荡单元在工频周期的正半周工作，其电路结构如图1、触、图7、 图8、图13、图14所示。当利用漏源电容，且漏源电容与第一电感串联时，如图18所示，晶体管 FET1的源极通过第一电感L1接地，漏极连接馈电网络；第一选频网络为栅极选频网络1,蹄 入端连接功率分配器的第一个输出端，其输出端连接晶体管FET1的栅极；第二选频网络是 漏极选频网络，其输入端连接
13、高通支路的输出端，其输出端连接功率合成器的第一个输入端。 0080第二个射频微波振荡单元在工频周期的负半周工作，其电路结构入图3、静、 图10、图15、图16所示。当利用漏源电容，且漏源电容与第一电感串联时，如图18所示，晶体管 FET2的漏极接地，源极通过第一电感L2连接馈电网络；第一选频网络为栅极选频网络2,其 输入端连接功率分配器的第二个输出端，其输出端连接晶体管FET2的栅极；第二选频网络是 源极选频网络，其输入端连接高通支路的输出端，其输出端连接功率合成器的第二个输入端。 0081 50Hz工频信号经过两个射频微波振荡单元的馈电网络中低通支路分别输入到晶 体管FET1的漏极和FET2
14、的源极，低通支路包括一个第二电感和一个第一电容。0082图5、的、图11、图12、图17、图18所示电路结构的工作过程为：射频微波振荡器输入 信号进入功率分配器后被分为两局部，比方可以分为等功率的两局部，其中一局部进入第 一个射频微波振荡单元，由栅极选频网络1在工作频段内进行阻抗匹配后，馈入晶体管 FET1的栅极，然后输入小信号在晶体管FET1内被放大，被放大的信号通过馈电网络只能由 馈电网络的高通支路流出，由高通支路流出的信号由漏极选频网络进行阻抗匹配后送入输出 功率合成器.另一局部进入第二个射频微波振荡单元，由栅极选频网络2在工作频段内进行阻 抗匹配后，馈入晶体管FET2的栅极，然后输入小
15、信号在晶体管FET2内被放大，被放大的21CN 114362694 A说明书12/12 页信号通过馈电网络只能由馈电网络的高通支路流出，由高通支路流出的信号由源极选频网络 进行阻抗匹配后送入输出功率合成器。同时两只晶体管的工频驱动由馈电网络的低通支路馈 入晶体管FET1和晶体管FET2,受晶体管电容/电压特性决定，在如图19中A、融0中A所示的 正弦偏置电压驱动下，当偏置电压VdsW%时，在工频周期的接近正半周内，晶体管FET1可以 振荡工作，在工频周期的接近负半周内，晶体管FET2可以振荡工作，两只晶体管的输出信号 由功率合成器合成后输出，因此整个电路结构的射频微波振荡器可以在全工频周期内工
16、作。 0083需要注意，当VdsKi时，图5、密、图11、图12、图17、图18所示电路结构与传统振荡 器电路的特性相同，这极大的提高了振荡电路的动态范围。0084 综上所述，本创造提供的交流小信号驱动射频微波振荡器，通过利用晶体管寄生栅 源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感并联或串联构成谐振选频网络，在工频正半周、负半 周和全工频周期内工作的多种结构都可以直接利用交流小信号驱动实现振荡工作，具有工频直 接驱动、结构简单等特点，可广泛应用于各种电子技术的无线电系统中。与传统需要直流电源做静 态偏置的振荡器不同的是，本创造提出的六种振荡器结构均可直接利用工频电源进行动态偏置, 从而实现工频直接驱
17、动振荡器工作，方便地直接使用电力电网实现无线振荡器的能源供给。0085结合前面的讨论，本创造提供的交流小信号驱动射频微波振荡器，对驱动电压的大小 并没有严格的要求，当工频驱动电压的大小仅为0 .IV时振荡器也能振荡工作，而0 .IV的电 压在电力电网上可轻易获取，这为该类振荡器的应用提供了极大的方便。即使作为偏置的工 频电压幅度高于晶体管的阈值电压，该振荡器也能振荡工作，究其原因，此时的振荡器相当 于工作在偏置电压变化的正常振荡区，从而使得本创造提供的交流小信号驱动射频微波振 荡器可以在较宽的偏置电压幅度范围内工作，特别适于电网应用。0086本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为
18、了帮助读者理解本创造 的原理，应被理解为本创造的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技 术人员来说，本创造可以有各种更改和变化。凡在本创造的精神和原那么之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本创造的权利要求范围之内。E2CN 114362694 A说明书附图1/12 页反应网络低通o50Hz工频驱动输入II-I 漏极选频网络 o输出端产fET请通3 Lus rL反应网络。50Hz工频驱动输入i DFETHI高通漏极选频网络输出端-OCN 114362694 A说明书附图2/12 页邛通+。50出工频驱动输入TI高通源极选频网络。输出端反应网络_jg_ FET低通
19、，T0 50Hz工频驱动输入TI 源极选频网络o输出端高通3CN 114362694 A说明书附图3/12 页反应网络1率合成器I :出端反应网络2CN 114362694 A说明书附图4/12 页反应网络1反应网络2CN 114362694 A说明书附图反应网络低通T5/12 页50Hz工频驱动输入 oD岛FET漏极选频网络输出端-O高通反应网络T低通二二50Hz工频驱动输入-oDLFETT1高通源极选频网络o输出端CN 114362694 A说明书附图6/12 页图10反应网络1反应网络2CN 114362694 A7/12 页说明书附图反应网络低通二二50Hz工频驱动输入-O正FET漏极
20、选频网络输出端图13129CN 114362694 A说明书2/12 页馈网络的输出端接所述晶体管的栅极；所述低通支路的输入端连接所述交流小信号；所述高 通支路的输出端连接所述输出选频网络的输入端，所述输出选频网络的输出端作为所述射 频微波振荡器的输出端。0008利用阈值电压以下晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并 联构成谐振选频网络，设置寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容的电容值C和第一电感的电感值L满3s =矗，设置所述输出选频网络和反应网络的工作频率尽可能接近 3s/2花3s为所述射频微波振荡器输出信号的角频率。0009 假设利用晶体管寄生栅源电容和第一电感并联构成谐
21、振选频网络时，第一电感接在 所述晶体管的栅极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反应网络的输入 端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作； 当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波 振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0010假设利用晶体管寄生栅源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接在所 述反应网络输出端与晶体管的栅极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反应网 络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期 内工作；当所述晶体管的漏极
22、接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时，所 述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0011假设利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所 述晶体管的栅极和漏极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反应 网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周 期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时， 所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0012假设利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接与所 述晶体管
23、漏极相连；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反应网络的输 入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作; 当所述晶体管的漏极通过第一电感接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络 时.，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0013假设利用晶体管寄生漏源电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所 述晶体管的漏极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反应网络的输入端 和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当 所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的
24、输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振 荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0014假设利用晶体管寄生漏源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感与所述 晶体管源极相连；当所述晶体管的源极通过第一电感接地，其漏极连接所述反应网络的输入端 和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当 所述晶体管的漏极接地，其源极通过第一电感连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时, 所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0015 具体的，所述低通支路包括第二电感和第一电容，第二电感的一端作为所述低通CN 114362694 A8/12 页
25、反应网*wr-以 高通?JL-Eo 50Hz工频驱动输入-漏极选频网络O输出端说明书附图图14CN 114362694 A说明书附图9/12 页J 50Hz工频驱动输入源极选频网络y输出端1 IIFETn局通J|AlT二一工反应网络图16反应网络2图1721CN 114362694 A说明书附图10/12 页反应网络1反应网络2图18CN 114362694 A说明书附图11/12 页CdD正半周期工作时漏源 电容时变特性电容时变特性电容时变特性图19CN 114362694 A说明书附图12/12 页电容时变特性电容时变特性图20CN 114362694 A说明书3/12 页支路的输入端并通
26、过第一电容后接地，其另一端作为所述低通支路的输出端；所述高通支路 包括第三电感和第二电容，第二电容的一端作为所述高通支路的输入端，其另一端作为所述 高通支路的输出端并通过第三电感后接地。0016具体的，所述反应网络包括变压器和第三电容，变压器包括第一绕组和第二绕组，第 一绕组的一端连接第三电容的一端并作为所述反应网络的输入端，第一绕组的另一端连接第三 电容的另一端并接地；第二绕组的一端接地，另一端作为所述反应网络的输出端。0017或者，所述反应网络包括第四电感、第五电感和第四电容，第四电感和第五电感串联后 与第四电容并联并接在所述反应网络的输入端和输出端之间，第四电感和第五电感的串联 点接地。
27、0018 具体的，所述交流小信号为工频信号。0019 本创造采用两只晶体管实现全周期工频直接驱动射频微波振荡器的技术方案为： 交流小信号驱动射频微波振荡器，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周 期的全周期内工作，所述交流小信号的频率小于所述射频微波振荡器输出信号频率的十分之O0020所述射频微波振荡器包括功率合成器和两个射频微波振荡单元，所述功率合成器 用于将两个所述射频微波振荡单元的输出信号合为一个信号后作为所述射频微波振荡器 的输出信号。0021所述射频微波振荡器单元包括晶体管、第一电感、输出选频网络、反应网络和馈电网络, 所述馈电网络包括高通支路和低通支路，所述晶体管的漏极和源极其中
28、一端接地，另一端连接 所述反应网络的输入端、所述高通支路的输入端和所述低通支路的输出端；所述反应网络的 输出端接所述晶体管的栅极；所述低通支路的输入端连接所述交流小信号；所述高通支路的 输出端连接所述输出选频网络的输入端，所述输出选频网络的输出端作为所述射频微波振荡 器单元的输出端。0022利用阈值电压以下晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并 联构成谐振选频网络，设置寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容的电容值C和第一电感 的电感值L满3s =矗，设置所述输出选频网络和反应网络的工作频率尽可能接近 27r3s为所述射频微波振荡器输出信号的角频率。0023第一个射频微波振荡单元
29、中，晶体管的源极接地，晶体管的漏极连接所述高通支 路的输入端和所述低通支路的输出端，在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；第二 个射频微波振荡单元中，晶体管的漏极接地，晶体管的源极连接所述高通支路的输入端和所述低通支路的输出端，在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。 0024所述射频微波振荡器单元中：假设利用晶体管寄生栅源电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在 所述晶体管的栅极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反应网络的输入 端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作； 当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入
30、端和所述馈电网络时，所述射频微波 振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0025 假设利用晶体管寄生栅源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接在CN 114362694 A说明书4/12 页所述反应网络输出端与晶体管的栅极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反 馈网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半 周期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时, 所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0026假设利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所
31、 述晶体管的栅极和漏极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反应 网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周 期内工作；当所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时， 所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0027假设利用晶体管寄生栅漏电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感接与所 述晶体管漏极相连；当所述晶体管的源极接地，其漏极通过第一电感连接所述反应网络的输 入端和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作; 当所述晶体管的漏极通过第一电感接地，其源
32、极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络 时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0028假设利用晶体管寄生漏源电容和第一电感并联构成谐振选频网络时，第一电感接在所 述晶体管的漏极和源极之间；当所述晶体管的源极接地，其漏极连接所述反应网络的输入端 和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当 所述晶体管的漏极接地，其源极连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时，所述射频微波振 荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。0029假设利用晶体管寄生漏源电容和第一电感串联构成谐振选频网络时，第一电感与所述 晶体管源极相连；当所述晶体管的
33、源极通过第一电感接地，其漏极连接所述反应网络的输入端 和所述馈电网络时，所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的正半周期内工作；当 所述晶体管的漏极接地，其源极通过第一电感连接所述反应网络的输入端和所述馈电网络时, 所述射频微波振荡器在所述交流小信号工作周期的负半周期内工作。本创造的有益效果为： 首先，本创造直接利用交流小信号即可驱动实现输出振荡，具有工频直接驱动、结构 简单等特点，可广泛应用于各种电子技术的无线电系统中。0030其次，由于不需要进行交直流转换，有效解决了直流偏置微波振荡器交直流转换的能 量损耗大、电路复杂等问题，可节省充电设备的本钱开销，同时为高压交流电力传输线直接使用
34、无线电电子设备提供了能源基础。0031再者，本创造给出了在交流小信号的正半周、负半周和全周期内工作的三种射频微波 振荡器结构，并给出晶体管寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并联实现 谐振选频网络的方案、以及反应网络的三种结构，使得本创造应用灵活且适用范围广。0032最后，本创造对驱动电压的大小也没有严格的要求，即使工频驱动电压较小，或作为偏 置的工频电压幅度高于晶体管的阈值电压，本创造提出的振荡器也能工作，使得本创造特别 适于电网应用CCN 114362694 A说明书5/12 页附图说明0033下面的附图有助于更好地理解下述对本创造不同实施例的描述，这些附图示意性地 示出了本创
35、造一些实施方式的主要特征。这些附图和实施例以非限制性、非穷举性的方式提 供了本创造的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构 采用相同的附图标记。0034图1为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之一。利用晶体管栅源电容与第 一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在正工频周期工作。0035图2为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之二。利用晶体管栅源电容与第 一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在正工频周期工作。0036图3为本创造提出的交流小信号
36、驱动射频微波振荡器之三。，利用晶体管栅源电容与 第一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡 器，该振荡器在负工频周期工作。0037图4为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之四。利用晶体管栅源电容与第 一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在负工频周期工作。0038图5为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之五。利用晶体管栅源电容与第 一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在全工频周期工作。0039图6为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡
37、器之六。利用晶体管栅源电容与第 一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅源电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在全工频周期工作。0040图7为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之七。利用晶体管栅漏电容与第 一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在正工频周期工作。0041图8为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之八。利用晶体管栅漏电容与第 一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在正工频周期工作。0042图9为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之九。利用晶体管
38、栅漏电容与第 一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波振荡器, 该振荡器在负工频周期工作。0043图10为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十。利用晶体管栅漏电容与 第一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波振荡 器，该振荡器在负工频周期工作。0044图11为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十一。利用晶体管栅漏电容 与第一电感并联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在全工频周期工作。0045图12为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十二。利用晶体管栅漏电C
39、N 114362694 A说明书6/12 页容与第一电感串联构成谐振选频网络，得到基于晶体管栅漏电容的交流小信号驱动射频微波 振荡器，该振荡器在全工频周期工作。0046图13为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十三。利用晶体管漏源电容 与第一电感并联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在正工频周期工作。0047图14为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十四。利用晶体管漏源电容 与第一电感串联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在正工频周期工作。0048图15本创造提出的交流小信号驱动射频
40、微波振荡器之十五。利用晶体管漏源电容与 第一电感并联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振荡 器，该振荡器在负工频周期工作。0049图16为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十六。利用晶体管漏源电容 与第一电感串联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在负工频周期工作。0050图17为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器之十七。利用晶体管漏源电容 与第一电感并联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在全工频周期工作。005们图18为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振
41、荡器之十八。利用晶体管漏源电容 与第一电感串联构成谐振选频网络，构成基于晶体管漏源电容的交流小信号驱动射频微波振 荡器，该振荡器在全工频周期工作。0052图19为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器中晶体管振荡器的时变电容/ 电压曲线图之一。0053图20为本创造提出的交流小信号驱动射频微波振荡器中晶体管振荡器的时变电容/ 电压曲线图之二。具体实施方式0054为了使本创造的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本创造进行详细 地说明。显然，所描述的实施例仅是本创造一局部实施例，而不是全部的实施例。基于本创造中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实
42、施例，都属 于本创造保护的范围。0055传统的以晶体管为基础的射频微波振荡器中，由于晶体管处于放大工作需要电源 提供直流能量，因此引入了交直流的转换，导致了能量转换损失。而本创造基于阈值电压以下晶体 管寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容呈强非线性的特点，利用阈值电压以下晶体管寄生栅源 电容、栅漏电容或漏源电容和第一电感串联或并联构成谐振选频网络，使得在晶体管的阈值电 压以下利用交流小信号（如工频信号）对晶体管的等效电抗进行时变驱动，该时变驱动能够 实现参量放大，完成晶体管的振荡作用；这样就使得本创造提出的射频微波振荡器能够利用交 流小信号直接驱动，而不需要进行交直流转换。0056其中交流小信号采
43、用频率低于射频微波振荡器输出信号频率的十分之一的信号， 如可以采用50赫兹的工频信号或其他合适信号作为驱动输入。晶体管为能在射频微波频段CN 114362694 ACN 114362694 A说明书7/12 页工作的晶体管，如场效应晶体管或其它种类的满足条件的晶体管。0057利用单只晶体管能够在交流小信号的半个周期内（包括正半周期和负半周期）实现 振荡，利用两只晶体管能够实现全周期内振荡，下面分别说明正半周期、负半周期和全周期的三 种情况，实施例中交流小信号采用50Hz工频信号为例进行说明。0058 本创造提出的射频微波振荡器基于阈值电压以下晶体管寄生栅源电容、栅漏电容或 漏源电容呈强非线性的
44、特点，利用阈值电压以下寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电 感串联或并联构成谐振选频网络，晶体管为能在射频微波频段工作的晶体管，如场效应晶体 管或其它种类的满足条件的晶体管。如图1、图3、处所示是将栅源电容与第一电感并联构成 谐振选频网络的结构示意图，晶体管的栅极连接第一电感一端，晶体管的源极连接第一电感 的另一端，如图2、图1、郎所示是将栅源电容与第一电感串联构成谐振选频网络的结构示意 图，第一电感接在晶体管的栅极和第一选频网络的输出端之间。使用单只晶体管能够在交流小 信号的半个周期内（包括正半周期和负半周期）实现振荡，利用两只晶体管能够实现全周期内 振荡。如图7、静、图11所示是将栅漏
45、电容与第一电感并联构成谐振选频网络的结构示意图, 晶体管的栅极连接第一电感一端，晶体管的漏极连接第一电感的另一端，如图8、图10、图12所 示是将栅漏电容与第一电感串联构成谐振选频网络的结构示意图，晶体管的漏极通过第一电 感后接地或接馈电网络。使用单只晶体管能够在交流小信号的半个周期内（包括正半周期和负 半周期）实现振荡，利用两只晶体管能够实现全周期内振荡。如图13、图15、图17所示是将漏源 电容与第一电感并联构成谐振选频网络的结构示意图，晶体管的源极连接第一电感一端，晶体 管的漏极连接第一电感的另一端，如图14、图16、图18所示是将漏源电容与第一电感串联构成 谐振选频网络的结构示意图，晶体管的源极通过第一电感后接地或接馈电网络。使用单只晶 体管能够在交流小信号的半个周期内（包括正半周期和负半周期）实现振荡，利用两只晶体管 能够实现全周期内振荡。0059下面分别说明正负半周期和全周期的三种情况，实施例中交流小信号采用50Hz工频 信号为例进行说明。0060如图1、瓯、图八部、图13、图14所示是射频微波振荡器在工频周期的正半周工作的 电路结构，晶体管的源极接地，漏极连接馈电网络，第一选频网络为栅极选频网络，第二选频网 络为漏极选频网络。栅极选频网络的输入端连接射频微波振荡器输入信号，其输出端输出的信 号连接晶体管的栅极。这