基于同轴电缆长度调节的LC谐振腔及宽带振荡器的制作方法

基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔及宽带振荡器
技术领域
1.本发明涉及振荡器技术领域，具体涉及一种基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔及宽带振荡器。


背景技术：

2.可调谐振荡器是一种用于产生射频频率或从信号中选择待定频率的装置。传统的可调谐振荡器由受电压控制的电容实现控制振荡器输出频率的功能，由于电压控制的电容容值变化小，所以传统的振荡器振荡频率调节范围小适用于时钟数据恢复等窄带工作情景下，在宽带使用场景下传统压控振荡器结构复杂，在电路中会占用大量面积。
3.因为带宽越大则通信速度越宽，所以对宽带振荡器的低成本、小体积、低功耗的研究也是当前振荡器的研究方向。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔及宽带振荡器，用以解决现有技术中振荡器可变容值和可调频率范围较窄的问题。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔，包括：同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：进一步地，所述可变电容由所述同轴电缆接入电路的长度控制，所述可变电容的容值与接入电路的同轴电缆的长度成线性相关的关系。
7.一种基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，包括：如上述所述lc谐振腔；还包括：第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管；所述lc谐振腔分别与所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管相连，所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管同时构成负阻为所述lc谐振腔提供能量。
8.进一步地，所述第一交叉耦合对管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二交叉耦合对管包括第三晶体管和第四晶体管。
9.进一步地，所述第一晶体管和所述第二晶体管为pmos晶体管。
10.进一步地，所述第三晶体管和所述第四晶体管为nmos晶体管。
11.进一步地，所述宽带振荡器的振荡频率随着所述同轴电缆接入电路的长度的变化而变化。
12.进一步地，所述同轴电缆接入电路的长度不同，则所述同轴电缆引入电路的阻抗不同。
13.进一步地，通过公式1计算传播常数，
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公式1；式中，为传播常数，为角频率，为磁导率，为介电常数；通过公式2计算同轴电缆引入电路的阻抗；公式2；式中，为负载阻抗，为传输线特征阻抗，为传输线与电容串联等效阻抗，为引入电路的同轴电缆的长度。
14.本发明实施例具有如下优点：本发明中的基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔，同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联。lc谐振腔由长度可调的同轴电缆构成，通过调谐长度可调的同轴电缆的长度，从而调谐接入电路的电容容值作为宽带振荡器的lc谐振腔中的可变电容从而实现振荡器频率可调谐。利用同轴电缆可调协容值范围宽，实现应用该lc谐振腔的振荡器可调谐频率范围宽的特点。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
17.图1为本发明基于同轴电缆长度调节的lc谐振器的电路图；图2为本发明基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器的电路图；图3为本发明长度可调的同轴电缆的示意图；图4为本发明长度可调的同轴电缆分布式模型示意图；图5为本发明长度可调的同轴电缆和电容接入电路的等效电路示意图；图6为本发明长度可调的同轴电缆和电容接入电路的可调谐电容仿真示意图；图7为本发明宽带振荡器谐振频率的仿真示意图。
具体实施方式
18.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
19.实施例图1为本发明基于同轴电缆长度调节的lc谐振器的电路图，如图1所示，本发明实施例提供的一种基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔，包括：同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述可变电容由所述同轴电缆接入电路的长度控制，所述可变电容的容值与接入电路的同轴电缆的长度成线性相关的关系。
20.所述电容为c1，所述电感为l1。
21.lc谐振腔，所述lc谐振腔由长度可调的同轴电缆构成。lc谐振腔，是用以使高频电磁场在其内持续振荡的金属空腔。由于电磁场完全集中于腔内，没有辐射损耗，故具有较高的品质因数。在lc谐振腔内，电磁场可以在一系列频率下进行振荡，其频率大小与lc谐振腔的形状、几何尺寸及谐振的波型有关。本发明是一种利用长度可调的同轴电缆适用于宽带应用的振荡器lc谐振腔，lc谐振腔仅仅由同轴电缆、电容和电感构成。
22.同轴电缆(coaxial cable)是一种电线及信号传输线，一般是由四层物料造成：最内里是一条导电铜线，线的外面有一层塑胶（作绝缘体、电介质之用）围拢，绝缘体外面又有一层薄的网状导电体（一般为铜或合金），然后导电体外面是最外层的绝缘物料作为外皮。
23.同轴电缆可用于模拟信号和数字信号的传输，适用于各种各样的应用，其中最重要是用于通信、雷达和电子信息系统的信号传输。
24.该长度可调的同轴电缆的示意图如图3所示，该长度可调的同轴电缆的内部电容分布如图4所示，所述长度可调的同轴电缆包括至少一个由电感l和一对电容c并联构成的电路，所述长度可调的同轴电缆的不同长度代表接入电路中不同数量的所述电感l和所述电容c。相较于经典的振荡器有更大的电容调谐范围；同轴电缆接入电路的长度不同，则接入电路的阻抗不同，从同轴电缆一端看入可以将可调长度同轴电缆与电容串联可以等效成一根电缆串联可变电容，等效电容的容值与接入电路的同轴电缆的长度成线性相关的关系，通过同轴电缆上的划片调节可调长度同轴电缆的长度，线性的改变可变电容，从而线性调谐振荡器的输出频率。
25.传统压控振荡器谐振腔由电感和压控电容与电容阵列连接组成，而本发明的可lc谐振腔由同轴电缆、电容和电感构成，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述可变电容由所述同轴电缆接入电路的长度控制，所述可变电容的容值与接入电路的同轴电缆的长度成线性相关的关系，结构简单。通过调节电缆接入电路的长度等效为改变接入电路的电容。比传统的振荡器结构简单，减小振荡器占用的面积。减小了振荡器的成本，降低了振荡器的功耗。
26.所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联lc谐振腔由长度可调的同轴电缆构成，通过调谐长度可调的同轴电缆的长度，从而调谐接入电路的电容容值作为宽带振荡器的lc谐振腔中的可变电容从而实现振荡器频率可调谐。利用
同轴电缆可调协容值范围宽，实现应用该lc谐振腔的振荡器可调谐频率范围宽的特点。
27.图2为本发明基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器的电路图，如图2所示，本发明实施例提供了一种基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，包括：lc谐振腔、第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管；lc谐振腔包括同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联；所述lc谐振腔分别与所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管相连，所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管同时构成负阻为所述lc谐振腔提供能量。
28.所述第一交叉耦合对管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二交叉耦合对管包括第三晶体管和第四晶体管。所述第一晶体管和所述第二晶体管为pmos晶体管。所述第三晶体管和所述第四晶体管为nmos晶体管。所述宽带振荡器的振荡频率随着所述同轴电缆接入电路的长度的变化而变化。
29.所述第一晶体管为m1，所述第二晶体管为m2，所述第三晶体管为m3，所述第四晶体管为m4，同轴电缆与电容c1串联构成由电缆长度控制的可变电容，可变电容与电感l1并联后与第一晶体管m1、第二晶体管m2、第三晶体管m3和第四晶体管m4的漏极相连构成可调lc谐振腔，从vout+、vout-输出可控频率的信号。
30.通过公式1计算传播常数，
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公式1；式中，为传播常数，为角频率，为磁导率，为介电常数；通过公式2计算同轴电缆引入电路的阻抗；公式2；式中，为负载阻抗，为传输线特征阻抗，为传输线与电容串联等效阻抗，为引入电路的同轴电缆的长度。
31.通过调谐长度可调的同轴电缆的长度，从而调谐接入电路的电容容值作为宽带振荡器的lc谐振腔中的可变电容从而实现振荡器频率可调谐。利用同轴电缆可调协容值范围宽，实现应用该lc谐振腔的振荡器可调谐频率范围宽的特点，比起传统的振荡器，通过仿真验证有更宽的可变容值范围，更宽的可调频率范围。比传统的振荡器结构简单，减小振荡器占用的面积。减小了振荡器的成本，降低了振荡器的功耗。
32.可调谐同轴电缆作为lc谐振腔的振荡器。在电路中利用可调谐的同轴电缆作为振荡器的lc谐振腔，通过调谐同轴电缆控制lc谐振腔的振荡频率。该发明创新的使用可调谐的同轴电缆作为振荡器的谐振腔，利用电缆长度可调实现电容连续可调，实现振荡器宽频率范围可调。
33.获取影响振荡器谐振频率的影响参数。影响参数包括但不限于同轴电缆接入电路的长度。构建长度可调的同轴电缆的仿真模型。基于仿真模型，采用控制变量法对宽带振荡器振荡频率在不同的影响参数下变化情况进行仿真分析，得到仿真结果。通过调节同轴电缆接入电路的长度，得到可变电容的容值变化结果；将电感l的电感量固定为0.4fh，调节同轴电缆接入电路的长度，得到振荡器谐振频率的仿真结果。
34.如图5本发明长度可调的同轴电缆和电容接入电路的等效电路示意图；图6为本发明长度可调的同轴电缆和电容接入电路的可调谐电容仿真示意图；调谐接入电路的电缆长度电容变化范围仿真；所述长度可调的同轴电缆由一根电缆串联可变电容进行仿真。所述可变电容的容值与接入电路的长度可调的同轴电缆的长度成线性相关的关系。
35.图7为本发明宽带振荡器谐振频率的仿真示意图，是固定电感0.4fh振荡器谐振频率仿真示意图，固定电感l的电感量为0.4fh，调谐接入电路的电缆长度改变振荡器谐振频率仿真。
36.通过调协同轴电缆长度，从而调谐接入电路的电容容值作为振荡器的lc谐振腔中的可变电容从而实现振荡器频率可调谐。利用同轴电缆可调协容值范围宽，实现应用该lc谐振腔的振荡器可调谐频率范围宽的特点。
37.应用该结构的振荡器实现了更宽的带宽，更低的成本，更小的体积，更低的功耗，更轻的重量。
38.本发明基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器的优点就在于：比起传统的振荡器，通过仿真验证有更宽的可变容值范围，更宽的可调频率范围。比传统的振荡器结构简单，减小振荡器占用的面积。减小了振荡器的成本，降低了振荡器的功耗。是受长度可调的同轴电缆调谐的结构简单的宽带振荡器。
39.大大提高了传统压控振荡器lc谐振腔中可变电容容值的可调谐范围，从而提高了振荡器可调谐频率范围。相较于传统压控振荡器，可调谐lc谐振腔由长度可调的同轴电缆构成，结构简单。将长度可调的同轴电缆作为可调振荡器的lc谐振腔。
40.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
41.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
42.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可
借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
43.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔，其特征在于，包括：同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联。2.根据权利要求1所述的基于同轴电缆长度调节的lc谐振腔，其特征在于，所述可变电容由所述同轴电缆接入电路的长度控制，所述可变电容的容值与接入电路的同轴电缆的长度成线性相关的关系。3.一种基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，包括：如权利要求1-2任一项所述lc谐振腔；还包括：第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管；所述lc谐振腔分别与所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管相连，所述第一交叉耦合对管和第二交叉耦合对管同时构成负阻为所述lc谐振腔提供能量。4.根据权利要求3所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，所述第一交叉耦合对管包括第一晶体管和第二晶体管，所述第二交叉耦合对管包括第三晶体管和第四晶体管。5.根据权利要求4所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管为pmos晶体管。6.根据权利要求4所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，所述第三晶体管和所述第四晶体管为nmos晶体管。7.根据权利要求6所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，所述宽带振荡器的振荡频率随着所述同轴电缆接入电路的长度的变化而变化。8.根据权利要求7所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，所述同轴电缆接入电路的长度不同，则所述同轴电缆引入电路的阻抗不同。9.根据权利要求8所述的基于同轴电缆长度调节的宽带振荡器，其特征在于，通过公式1计算传播常数， 公式1；式中，为传播常数，为角频率，为磁导率，为介电常数；通过公式2计算同轴电缆引入电路的阻抗；公式2；
式中，为负载阻抗，为传输线特征阻抗，为传输线与电容串联等效阻抗，为引入电路的同轴电缆的长度。

技术总结
本发明实施例公开了一种基于同轴电缆长度调节的LC谐振腔及宽带振荡器，基于同轴电缆长度调节的LC谐振器包括：同轴电缆、电容和电感，所述同轴电缆上设置划片，用于调节所述同轴电缆接入电路的长度；所述同轴电缆与所述电容串联构成可变电容；所述可变电容与所述电感并联。该基于同轴电缆长度调节的LC谐振器解决了现有技术中振荡器可变容值和可调频率范围较窄的问题。较窄的问题。较窄的问题。


技术研发人员：王德祥 何希顺
受保护的技术使用者：北京维阳科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/9/14