【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息，尤其涉及一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构和方法。
技术介绍
1、随着无线通信、微波传感和物联网技术的快速发展，无源无线技术由于无需外部电源驱动，被广泛应用于无线传感器网络、智能监测、结构健康监测以及物联网等多个领域。然而，现有无源无线技术在信号处理效率、多路信号生成以及适应复杂环境方面仍然存在诸多局限性。
2、传统无源变频技术基于半导体混频器的非线性特性，通过输入信号与本振信号混频，只能实现单一通道的频率转换，在多目标、多通道应用场景中显得捉襟见肘。
3、专利技术专利文献cn110247288a（申请人：电子科技大学）公开了一种常温半导体脉泽及其应用。该专利通过漏极输入信号fp作为泵浦微波信号将含异质结的晶体管中的极化激元激发到高能级，再利用与栅极连接的谐振网络（谐振频率为fr）将高能级的极化激元跃迁到指定的低能级，从而产生频率为fa＝fp - fr信号的输出信号。但由于电路结构的限制以及输出信号所在能级低于泵浦信号，所以只能在源极输出一路频率低于输入信号的输出信号。
4、专利技术专利文献cn118659760a（申请人：成都希盟泰克科技发展有限公司）公开了一种基于压电谐振器和变容二极管的无源无线传感器，在通过微波信号激励半导体电路后，在不增加半导体电路的情况下只能产生一路变频信号。
5、专利技术专利文献cn115940821b（申请人：成都熵泱科技有限公司）公开了一种无源变频结构和无源变频方法，输入信号通过输入匹配网络将微波信号由漏极馈入具有二
6、专利技术专利文献cn118573122a（申请人：浙江龙感科技有限公司）公开了一种无源变频结构、传感器、方法及系统，通过利用调制元件中的电子迁移通道，在无需直流偏置的情况下建立信号传输通道，使馈入的微波信号在端口之间传输。第一谐振电路用于能量汇聚，第二谐振电路实现信号频率的变换或放大，从而提升了能量利用率和信号传输效率。
7、其中，专利技术专利文献cn118573122a和专利技术专利文献cn115940821b公开的无源变频结构只能通过固定的某一端口输入，且谐振网络或谐振器与调制元件（或具有二维电子气的晶体管）的连接方式固定，例如cn115940821b中信号经输入匹配网络后由具有二维电子气晶体管漏极输入，源极连接谐振网络，栅极连接无源压电类谐振器，专利技术专利文献cn118573122a与其类似，这样的连接方法只能输出一路变频信号限制了其应用场景。
8、再者，专利技术专利文献cn118573122a和专利技术专利文献cn115940821b所提及的变频方法，电路结构更为复杂，且应用灵活度也较为单一。这两项专利文献要求其源极连接用于对输入微波信号进行能量汇聚作用的谐振网络（或第一谐振电路），栅极连接对馈入微波信号产生振荡信号并将振荡信号馈入具有二维电子气的晶体管的无源压电类谐振器（或第二谐振电路），才能起到无源变频的效果。
9、随着无线传感器网络和多功能复合传感器的快速发展，急需一种能产生多路变频信号，且连接方式和电路结构都更为灵活的变频电路，才能打开无源无线变频技术的应用市场。然而，现有技术大多局限于单一路径信号输出，若要生成多路信号，通常需要额外引入复杂的电路结构，增加了系统设计难度。此外，传统无源变频系统对环境的依赖性较强，在复杂的电磁环境或高噪声场景下，信号的可靠性和稳定性容易受到影响，限制了其在恶劣环境中的应用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构和方法，创新地实现基于一个晶体管产生两路变频信号，克服了传统技术功耗和通道限制问题，显著提高了能量利用效率和系统的环境适应性，为复杂应用场景提供了全新的技术解决方案。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，包括输入阻抗匹配网络、时变调谐电路、源极谐振电路、漏极谐振电路、源极输出阻抗匹配网络以及漏极输出阻抗匹配网络；所述时变调谐电路包括电感和晶体管，所述晶体管的栅极通过电感连接输入阻抗匹配网络，源极分别连接源极谐振电路和源极输出阻抗匹配，漏极分别连接漏极谐振电路和漏极输出阻抗匹配网络；
4、所述输入阻抗匹配网络被配置为接收输入信号，并使输入信号以最大功率进入时变调谐电路；所述时变调谐电路被配置为基于晶体管的栅极-源极结电容和栅极-漏极结电容随加载电压变化的特性，并结合电感产生两路时变的调谐信号；所述源极谐振电路和漏极谐振电路能够分别对所述调谐信号进行筛选得到谐振频率信号；所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络至少能够使所述谐振频率信号以最大效率输出。
5、进一步地，所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络的输出阻抗匹配能够分别或同时配置为以下模式：
6、模式一、所述源极输出阻抗匹配网络对源极谐振电路产生的谐振频率信号进行输出匹配，所述漏极输出阻抗匹配网络对漏极谐振电路产生的谐振频率信号进行输出匹配；
7、模式二、所述源极输出阻抗匹配网络对源极谐振电路产生的谐振频率信号与输入信号混频后的混频频率信号进行输出匹配，所述漏极输出阻抗匹配网络对漏极谐振电路产生的谐振频率信号与输入信号混频后的混频频率信号进行输出匹配。
8、进一步地，在模式一中，所述源极输出阻抗匹配网络的输出信号包括与源极谐振电路谐振频率相同的信号，所述漏极输出阻抗匹配网络的输出信号包括与漏极谐振电路谐振频率相同的信号；
9、在模式二中，与源极谐振电路的谐振频率相同的信号将被反射回晶体管，由晶体管的非线性特性、增益放大以及门雷-罗威公式，谐振频率为的信号与频率为的输入信号发生混频并放大，产生混频频率信号，并从源极输出阻抗匹配网络输出；与漏极谐振电路的谐振频率相同的信号将被反射回晶体管，由晶体管的非线性特性、增益放大以及门雷-罗威公式，谐振频率为的信号与频率为的输入信号发生混频并放大，产生混频频率信号，并从漏极输出阻抗匹配网络输出。
10、进一步地，在模式二中：
11、当源极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出；其中，q为输入阻抗匹配网络的品质因数；
12、当漏极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出。
13、进一步地，所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络能够输出相同或不同的信号：
14、当源极谐振电路的谐振频率等于漏极谐振电路的谐振频率时，源极输出阻抗匹配网络与漏极输出阻抗匹配网络输出相同的信号；
15、当源极谐振电路的谐振频率不等于漏极谐振电路的谐振频率时，源极输出阻抗匹配网络与漏极输出阻抗匹配网络输出不同的信号。
16、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，包括输入阻抗匹配网络、时变调谐电路、源极谐振电路、漏极谐振电路、源极输出阻抗匹配网络以及漏极输出阻抗匹配网络；所述时变调谐电路包括电感和晶体管，所述晶体管的栅极通过电感连接输入阻抗匹配网络，源极分别连接源极谐振电路和源极输出阻抗匹配，漏极分别连接漏极谐振电路和漏极输出阻抗匹配网络；
2.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络的输出阻抗匹配能够分别或同时配置为以下模式：
3.根据权利要求2所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，在模式二中，当源极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出；当漏极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出；其中，Q为输入阻抗匹配网络的品质因数。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无
6.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述源极谐振电路和漏极谐振电路包括LC谐振电路或等效谐振电路，所述等效谐振电路包括换能器以及换能器与电容电感组成的电路结构，所述换能器包括压电谐振器、声表面波谐振器或体声波谐振器。
7.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述时变调谐电路的晶体管类型包括双极型晶体管和单极型晶体管，所述双极型晶体管的类型包括NPN型三极管和PNP型三极管，所述单极型晶体管的类型包括JFET结型场效应管、MOSFET金属氧化物场效应管以及MODFET调制掺杂场效应管。
8.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述源极谐振电路、漏极谐振电路、源极输出阻抗匹配网络以及漏极输出阻抗匹配网络能够同时配置，或仅配置源极谐振电路以及源极输出阻抗匹配网络，或仅配置漏极谐振电路以及漏极输出阻抗匹配网络。
9.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，当输入信号为微波交流信号时，其电压和电流的方向及大小随时间周期性变化，对结电容的方向性没有特殊要求，故输入信号既能从时变调谐电路中晶体管的栅极方向输入，也能从时变调谐电路中晶体管的漏极或源极方向输入。
10.一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，包括输入阻抗匹配网络、时变调谐电路、源极谐振电路、漏极谐振电路、源极输出阻抗匹配网络以及漏极输出阻抗匹配网络；所述时变调谐电路包括电感和晶体管，所述晶体管的栅极通过电感连接输入阻抗匹配网络，源极分别连接源极谐振电路和源极输出阻抗匹配，漏极分别连接漏极谐振电路和漏极输出阻抗匹配网络；
2.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络的输出阻抗匹配能够分别或同时配置为以下模式：
3.根据权利要求2所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，在模式二中，当源极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出；当漏极谐振电路的谐振频率时，混频频率信号能够通过输入阻抗匹配网络输出；其中，q为输入阻抗匹配网络的品质因数。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其特征在于，所述源极输出阻抗匹配网络和漏极输出阻抗匹配网络能够输出相同或不同的信号；
6.根据权利要求1所述的一种基于晶体管产生两路时变信号的无源变频结构，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵立，刘长军，刘肖，李立春，刘越，张宜可，蔡德龙，龚成凤，
申请(专利权)人：成都希盟泰克科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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