本發明涉及了諧振電路，具體涉及了一種可調諧雙頻段電路諧振器及其工作方法。

背景技術：

1、拓撲絕緣體是一種新型電子材料，因其獨特的物理性質而備受關注。其內部為絕緣體，而表面具有導電性。這種特性源于材料的拓撲保護，使其表面導電能力具有極高的魯棒性，不受材料缺陷和雜質的影響。

2、通常，雙頻段諧振器的設計方式是通過將兩個或多個諧振器并聯、串聯組合在同一電路中，兩諧振器各自對信號響應，形成雙頻段諧振結構，使其能夠同時或分別在兩個獨立的頻率范圍內工作。由于存在多個諧振器，諧振器間的串擾影響頻段的獨立性，降低系統的工作性能；同時，由于其調諧功能是通過調節外部電壓實現，外部電壓的引入需要附加控制電路等，增加了系統設計的復雜度以及運行的功耗，降低了系統工作的可靠性與穩定性。

3、現有技術實現雙頻段可調諧主要是通過串聯或并聯諧振器實現。這種現有技術方案存在一些缺點。首先，由于兩諧振器間直接簡單地相連，故可能存在串擾，導致諧振器的工作頻段發生漂移，無法在設計時規定的頻率處工作，在頻譜上還可能出現額外的諧波或交叉頻率分量，若兩諧振器頻段鄰近，當其在兩頻段同時工作時，耦合導致頻率不夠分離，影響雙頻段的獨立性。其次，在這種技術方案下調諧通過引入共陰極變容二極管、可變電感或其他可調原件，并輔以外部電壓，通過施加偏置電壓的方式，使每個諧振器的頻率實現動態調節，這種方式引入外部電壓，不但增加了電路功耗，引入了不可控的信號干擾，也顯著降低了電路的穩定性與可靠性。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種可調諧雙頻段電路諧振器及其工作方法，用于解決傳統可調諧振雙頻段電路諧振器中存在電流串擾及依賴外部源的技術問題。

2、本發明的目的是由以下技術方案實現的：

3、第一方面，本發明提供了一種可調諧雙頻段電路諧振器，包括n個諧振模塊，n＞1，n個諧振模塊采用的拓撲結構均為非線性三聚體拓撲模型的電路結構；所述三聚體拓撲模型的電路結構包括三個耦合節點，用于根據改變輸入端的電壓振幅，改變諧振頻率，且當輸入端的電壓振幅在設定電壓范圍內調節，則同時存在兩個諧振頻率與電壓振幅相對應，實現了雙頻段調諧。

4、作為本發明的進一步改進，諧振模塊中的第一個耦合節點、第三個耦合節點分別用于連接相鄰諧振模塊，第一個耦合節點、第三個耦合節點分別通過第二類耦合元件與相鄰諧振模塊連接；第一個耦合節點和第二個耦合節點之間通過第一類耦合元件連接；第二個耦合節點和第三個耦合節點之間通過第一類耦合元件連接；位于邊緣側的諧振模塊中的第一諧振電路單元或第三諧振電路單元通過第二類耦合元件接地。

5、作為本發明的進一步改進，諧振模塊還包括第一諧振電路單元、第二諧振電路單元以及第三諧振電路單元；第一諧振電路單元設置在第一個耦合節點處，第二諧振電路單元設置在第二個耦合節點處，第三諧振電路單元設置在第三個耦合節點處。

6、作為本發明的進一步改進，第一類耦合元件包括第二耦合電容和第三耦合電容；第二類耦合元件包括第一耦合電容和第四耦合電容；第一諧振電路單元用于通過第一個耦合節點連接第一耦合電容和第二耦合電容；第二諧振電路單元用于通過第二個耦合節點連接第二耦合電容和第三耦合電容；第三諧振電路單元用于通過第三個耦合節點連接第三耦合電容和第四耦合電容。

7、作為本發明的進一步改進，第一諧振電路單元和第三諧振電路單元中設置有相同的第一lc諧振器，所述第一lc諧振器兩端并聯設置有非線性頻率調節元件；所述第二諧振電路單元設置有第二lc諧振器，所述第二lc諧振器兩端并聯有非線性頻率調節元件。

8、作為本發明的進一步改進，第一lc諧振器包括并聯設置的第一接地電容和接地電感；第二lc諧振器包括并聯設置的第二接地電容和接地電感。

9、作為本發明的進一步改進，第一耦合電容和第四耦合電容均采用容量值為第一容量值的電容，第二耦合電容和第三耦合電容均采用容量值為第二容量值的電容；第一容量值小于第二容量值。

10、作為本發明的進一步改進，非線性頻率調節元件為共陰極變容二極管，所述共陰極變容二極管用于引入非線性；通過共陰極變容二極管的容值隨交變電壓的模值振幅變化。

11、作為本發明的進一步改進，諧振模塊中的第一耦合電容、第二耦合電容、第三耦合電容和第四耦合電容均為無源電容；第一接地電容和第二接地電容均為無源電容；接地電感為無源電感。

12、第二方面，本發明提供了一種可調諧雙頻段電路諧振器工作方法，基于上述的可調諧雙頻段電路諧振器，包括：

13、當第一類耦合元件和第二類耦合元件不引入誤差時，在輸入端信號作用在第一個耦合節點時，通過調節輸入電壓振幅至設定電壓范圍，所述的諧振器內部電路中會同時存在兩個諧振頻率與對應電壓相對應的諧振狀態，形成雙頻段；

14、通過調整邊緣側的諧振模塊內的電壓，實現對兩個頻段進行調諧。

15、本發明的有益效果在于：本發明提供的可調諧雙頻段電路諧振器，雙頻段工作能力，通過創新性地采用非線性三聚體模型，本發明的諧振器能夠在兩個獨立的頻段內工作。利用兩帶隙中的拓撲邊緣態實現雙頻段工作，相對于傳統雙頻段的實現方式，減少了串擾與頻率漂移，增強了諧振器工作的穩定性。

16、進一步，由于三聚體拓撲絕緣體的拓撲邊緣態具有魯棒性，從根本上降低了器件誤差帶來的影響，進而提高該諧振器魯棒性。

17、進一步，結構中通過并聯共陰極變容二極管引入了非線性效應。進而實現電路諧振器可調諧的特性，打破了單一諧振頻率的限制。同時，由于諧振器的工作頻率與輸入信號相關，可以通過調整電壓振幅實現調諧，相對于傳統的引入外部電壓與共陰極變容二極管的方案，減少了可能產生的干擾與高功耗，使得諧振器能夠根據不同的應用需求調整其工作頻率，極大地擴展了其應用范圍和靈活性。

技術特征：

1.一種可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，包括n個諧振模塊，n＞1，n個諧振模塊采用的拓撲結構均為非線性三聚體拓撲模型的電路結構；所述三聚體拓撲模型的電路結構包括三個耦合節點，用于根據改變輸入端的電壓振幅，改變諧振頻率，且當輸入端的電壓振幅在設定電壓范圍內調節，則同時存在兩個諧振頻率與電壓振幅相對應，實現了雙頻段調諧。

2.根據權利要求1所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，諧振模塊中的第一個耦合節點、第三個耦合節點分別用于連接相鄰諧振模塊，第一個耦合節點、第三個耦合節點分別通過第二類耦合元件與相鄰諧振模塊連接；第一個耦合節點和第二個耦合節點之間通過第一類耦合元件連接；第二個耦合節點和第三個耦合節點之間通過第一類耦合元件連接；位于邊緣側的諧振模塊中的第一諧振電路單元或第三諧振電路單元通過第二類耦合元件接地。

3.根據權利要求2所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，諧振模塊還包括第一諧振電路單元、第二諧振電路單元以及第三諧振電路單元；第一諧振電路單元設置在第一個耦合節點處，第二諧振電路單元設置在第二個耦合節點處，第三諧振電路單元設置在第三個耦合節點處。

4.根據權利要求3所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，第一類耦合元件包括第二耦合電容和第三耦合電容；第二類耦合元件包括第一耦合電容和第四耦合電容；第一諧振電路單元用于通過第一個耦合節點連接第一耦合電容和第二耦合電容；第二諧振電路單元用于通過第二個耦合節點連接第二耦合電容和第三耦合電容；第三諧振電路單元用于通過第三個耦合節點連接第三耦合電容和第四耦合電容。

5.根據權利要求3所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，第一諧振電路單元和第三諧振電路單元中設置有相同的第一lc諧振器，所述第一lc諧振器兩端并聯設置有非線性頻率調節元件；所述第二諧振電路單元設置有第二lc諧振器，所述第二lc諧振器兩端并聯有非線性頻率調節元件。

6.根據權利要求5所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，第一lc諧振器包括并聯設置的第一接地電容和接地電感；第二lc諧振器包括并聯設置的第二接地電容和接地電感。

7.根據權利要求4所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，第一耦合電容和第四耦合電容均采用容量值為第一容量值的電容，第二耦合電容和第三耦合電容均采用容量值為第二容量值的電容；第一容量值小于第二容量值。

8.根據權利要求5所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，非線性頻率調節元件為共陰極變容二極管，所述共陰極變容二極管用于引入非線性；通過共陰極變容二極管的容值隨交變電壓的模值振幅變化。

9.根據權利要求4-6任一項所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，諧振模塊中的第一耦合電容、第二耦合電容、第三耦合電容和第四耦合電容均為無源電容；第一接地電容和第二接地電容均為無源電容；接地電感為無源電感。

10.一種可調諧雙頻段電路諧振器工作方法，基于權利要求1-9任一項所述的可調諧雙頻段電路諧振器，其特征在于，包括：

技術總結
本發明涉及了諧振電路技術領域，具體涉及了一種可調諧雙頻段電路諧振器及其工作方法。諧振器包括N個諧振模塊，N個諧振模塊采用的拓撲結構均為非線性三聚體拓撲模型的電路結構；所述三聚體拓撲模型的電路結構包括三個耦合節點，用于根據改變輸入端的電壓振幅，改變諧振頻率，且設定電壓范圍內同時存在兩個諧振頻率與電壓振幅相對應，實現雙頻段調諧，該結構顯著降低了整體功耗與額外引入的信號干擾，也大大降低了成本。

技術研發人員：李汝江,孔祥雨,王文才,劉英,賈永濤
受保護的技術使用者：西安電子科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28