CN218734213U - 一种小型功率振荡器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型功率振荡器，包括依次相连接的输入阻抗匹配电路、场效应晶体管、输出阻抗匹配电路、滤波电路和耦合电路；所述滤波电路包括折叠设置的谐振滤波微带线，所述耦合电路包括折叠设置的耦合微带线，所述谐振滤波微带线和耦合微带线平行间隔设置；所述谐振滤波微带线通过平行间隔设置的输入反馈微带线与输入阻抗匹配电路相连接；所述耦合微带线通过平行间隔设置的输出微带线与输出阻抗匹配电路相连接。本实用新型采用折叠微带谐振结构将滤波电路和耦合电路一体小型化设计，大大减小了振荡器的尺寸。

Description

一种小型功率振荡器

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，特别涉及一种小型功率振荡器。

背景技术

微波加热技术的核心结构之一是微波振荡器，微波振荡器将直流功率转换成微波功率，最终达到加热的目的，且一直朝着高功率、高效率、小型化方向发展。目前主要是基于磁控管和固态功放的微波振荡器，而固态功放相较于磁控管，在体积、功率、效率以及使用寿命等方面上，都具有较大的优势。如下表1为对基于磁控管设备和固态功放设备的微波振荡器的比较结果。

表1

磁控管设备	固态功放设备
		体积大，重量大	体积小
简单的开-关控制输出功率	高精度输出功率控制
		4000V的供电电压	DC 28-50V供电电压
500-1000个小时的寿命，功率随着时间而衰减严重	超过20年的寿命，功率无衰减

但现有的基于固态功放设备的微波振荡器，其输入阻抗匹配电路、输出阻抗匹配电路、滤波电路和耦合电路等主要还是通过普通的电子元器件实现，只有部分器件/线路通过普通微带线实现，导致尺寸不能减少到期望的面积。因此，通过基于场效应晶体管(如GaN工艺)的固态功率放大器，形成超小型微波振荡器，在微波射频能量领域的应用，是非常有前景的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于场效应晶体管的固态功放振荡器，滤波电路和耦合电路分别包括平行间隔设置的折叠微带线，大大减小了振荡器的尺寸。

本实用新型采用如下技术方案：

一种小型功率振荡器，包括依次相连接的输入阻抗匹配电路、场效应晶体管和输出阻抗匹配电路；还包括：滤波电路和耦合电路；所述滤波电路包括折叠设置的谐振滤波微带线，所述耦合电路包括折叠设置的耦合微带线，所述谐振滤波微带线和耦合微带线平行间隔设置；所述谐振滤波微带线通过平行间隔设置的输入反馈微带线与输入阻抗匹配电路相连接；所述耦合微带线通过平行间隔设置的输出微带线与输出阻抗匹配电路相连接。

优选的，所述谐振滤波微带线为凵型结构。

优选的，所述谐振滤波微带线的总长度等于振荡器的振荡频点信号波长的一半。

优选的，所述耦合微带线为冂型结构。

优选的，所述谐振滤波微带线和耦合微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述输入反馈微带线与所述谐振滤波微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述耦合微带线与所述输出微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm。

优选的，所述输入阻抗匹配电路包括第一微带线、第二微带线、RC支路、第三微带线和第四微带线；所述第一微带线、第二微带线、RC支路、第三微带线与场效应晶体管依次相连接；所述第二微带线通过第四微带线与所述输入反馈微带线相连接。

优选的，所述第一微带线为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。

优选的，所述输出阻抗匹配电路包括第六微带线、第七微带线和第八微带线；所述第六微带线与所述场效应管晶体、第七微带线和第八微带线分别相连接；所述第八微带线和输出微带线之间设置有隔直电容。

优选的，所述第七微带线为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。

优选的，所述的小型功率振荡器，还包括一隔离电路；所述输出微带线通过所述隔离电路输出功率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型的滤波电路包括折叠设置的谐振滤波微带线，耦合电路包括折叠设置的耦合微带线，谐振滤波微带线和耦合微带线平行间隔设置，即采用折叠微带谐振结构将滤波电路和耦合电路一体小型化设计，在不影响性能的前提下大大减小了振荡器的尺寸；

(2)本实用新型的谐振滤波微带线的总长度等于振荡器的振荡频点信号波长的一半，即通过半波长传输线开路谐振，实现了在振荡器的振荡频点选频谐振滤波，最终使电路振荡工作在振荡器的振荡频点(如2.45GHz)；

(3)本实用新型的输入阻抗匹配电路由微带线和RC支路组成，RC支路的设置能够稳定电路，防止场效应晶体管自激烧毁；

(4)本实用新型的输出微带线串接有隔离电路以输出功率，能够避免直接连接接负载对振荡器匹配网络的牵引。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本实用新型实施例的小型功率振荡器的结构框图；

图2为本实用新型实施例的小型功率振荡器的PCB电路示意图；

图3为本实用新型实施例的小型功率振荡器的实物运行结果图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1和图2所示，一种小型功率振荡器，包括依次相连接的输入阻抗匹配电路10、场效应晶体管20和输出阻抗匹配电路30；还包括：滤波电路40和耦合电路50；所述滤波电路40包括折叠设置的谐振滤波微带线401，所述耦合电路50包括折叠设置的耦合微带线501，所述谐振滤波微带线401和耦合微带线501平行间隔设置；所述谐振滤波微带线401通过平行间隔设置的输入反馈微带线402与输入阻抗匹配电路10相连接；所述耦合微带线501通过平行间隔设置的输出微带线502与输出阻抗匹配电路30相连接。

本实施例的滤波电路40包括折叠设置的谐振滤波微带线401，耦合电路50包括折叠设置的耦合微带线501，谐振滤波微带线401和耦合微带线501平行间隔设置，即采用折叠微带谐振结构将滤波电路40和耦合电路50一体小型化设计，在不影响性能的前提下大大减小了振荡器的尺寸；此外，输入反馈微带线402、谐振滤波微带线401、耦合微带线501和输出微带线502通过平行耦合方式，能够将输出端与输入端连接，形成闭环正反馈。

参见图1所示，本实施例的小型功率振荡器还包括隔离电路60。所述隔离电路60一端通过所述输出微带线502与所述耦合电路50相连接，另一端与功率输出端70相连接。

具体的，所述隔离电路60；所述输出微带线502通过所述隔离电路60输出功率。输出微带线502串接一个隔离电路60输出功率，能够避免接负载造成对振荡器匹配网络的牵引。

参见图2所示，所述谐振滤波微带线401为凵型结构，具体由三段组成，其中上方两段微带线的宽度设计为上粗下细，使得寄生通带离谐振频点更远。需要说明的是，所述谐振滤波微带线401也可以为冂型结构。

进一步的，所述谐振滤波微带线401的总长度等于振荡器的振荡频点信号波长的一半。

本实施例中，谐振滤波微带线401在振荡器的振荡频点选频谐振滤波(即只允许2.45GHz的频点通过)，基于半波长传输线开路谐振，谐振滤波微带线401的总长度等于振荡器的振荡频点信号波长的一半，最终使得电路振荡工作在振荡器的振荡频点(如2.45GHz)。

本实施例中，所述耦合微带线501为冂型结构。

所述谐振滤波微带线401为凵型结构，所述耦合微带线501为冂型结构，即两个开口一上一下，在保证信号功率流向的同时，可以缩小尺寸。

具体的，所述谐振滤波微带线401和耦合微带线501的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述输入反馈微带线402与所述谐振滤波微带线401的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述耦合微带线501与所述输出微带线502的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm。这样的距离设计能使得耦合度与放大器的增益一致。此外，这种平行间隔的设置方式，通过平行耦合方式，将输出端与输入端连接，形成闭环正反馈。

本实施例中，所述输入阻抗匹配电路10包括第一微带线101、第二微带线102、RC支路、第三微带线103和第四微带线104；所述第一微带线101、第二微带线102、RC支路、第三微带线103与场效应晶体管20依次相连接；所述第二微带线102通过第四微带线104与所述输入反馈微带线402相连接。所述输入阻抗匹配电路10还包括与第四微带线104相连接的第五微带线105，所述第五微带线105悬空。

具体的，所述第一微带线101为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。所述第三微带线103与场效应晶体管20的栅极相连接。所述RC支路为电阻和电容相并联的支路，并联的RC支路与所述第二微带线102和第三微带线103相串联，RC支路的设置能够稳定电路，防止场效应晶体管20自激烧毁。本实施例的输入阻抗匹配电路10能够将场效应晶体管20的源阻抗匹配到50Ω。

进一步的，所述输出阻抗匹配电路30包括第六微带线306、第七微带线307和第八微带线308；所述第六微带线306与所述场效应管晶体、第七微带线307和第八微带线308分别相连接；所述第八微带线308和输出微带线502之间设置有隔直电容。所述输出阻抗匹配电路30还包括与所述第八微带线308相连接的第九微带线309，所述第九微带线309悬空。

具体的，所述第七微带线307为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。所述第六微带线306与场效应晶体管20的漏极相连接。本实施例的输出阻抗匹配电路30能够将场效应晶体管20的负载阻抗匹配到50Ω。

参见图2所示，本实施例的场效应晶体管20包括氮化镓晶体管(GaN HEMT)。图2中，标号为0表示地平面。

本实用新型将滤波器和耦合器一体小型化设计后，最终振荡器电路的实物尺寸能够实现2.5*4.7cm，达到小型化目的。参见图3所示为本实用新型实施例的小型功率振荡器的实物运行结果图。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种小型功率振荡器，包括依次相连接的输入阻抗匹配电路、场效应晶体管和输出阻抗匹配电路；其特征在于，还包括：滤波电路和耦合电路；所述滤波电路包括折叠设置的谐振滤波微带线，所述耦合电路包括折叠设置的耦合微带线，所述谐振滤波微带线和耦合微带线平行间隔设置；所述谐振滤波微带线通过平行间隔设置的输入反馈微带线与输入阻抗匹配电路相连接；所述耦合微带线通过平行间隔设置的输出微带线与输出阻抗匹配电路相连接。

2.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述谐振滤波微带线为凵型结构。

3.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述谐振滤波微带线的总长度等于振荡器的振荡频点信号波长的一半。

4.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述耦合微带线为冂型结构。

5.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述谐振滤波微带线和耦合微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述输入反馈微带线与所述谐振滤波微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm；所述耦合微带线与所述输出微带线的平行间隔距离为0.18mm～0.22mm。

6.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述输入阻抗匹配电路包括第一微带线、第二微带线、RC支路、第三微带线和第四微带线；所述第一微带线、第二微带线、RC支路、第三微带线与场效应晶体管依次相连接；所述第二微带线通过第四微带线与所述输入反馈微带线相连接。

7.根据权利要求6所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述第一微带线为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。

8.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述输出阻抗匹配电路包括第六微带线、第七微带线和第八微带线；所述第六微带线与所述场效应晶体管、第七微带线和第八微带线分别相连接；所述第八微带线和输出微带线之间设置有隔直电容。

9.根据权利要求8所述的小型功率振荡器，其特征在于，所述第七微带线为直流馈电线，所述直流馈电线为四分之一波长线。

10.根据权利要求1所述的小型功率振荡器，其特征在于，还包括一隔离电路；所述输出微带线通过所述隔离电路输出功率。

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