摘要：注入锁定振荡器的优点在于高速（高工作频率）、拓扑简单、低功耗。研究表明：钟摆同步理论也适用于注入锁定谐波振荡器的工作机制，且能揭示这类振荡器的工作特性。本文采用基本振荡频率约为f₀=3GHz的振荡器，将频率为27GHz也就是nf₀（其中n为整数）的信号注入（即谐波注入），对该理论进行了验证。

注入锁定的实质是一种同步现象，该现象广泛存在于自然界中。这种现象最早由匈牙利物理学家克里斯蒂安•惠更斯发现，当几个具有确定周期性关系的相似物理过程靠得足够近时最终会进入同步状态。这种现象也可从两个靠得很近的钟摆运动中观察到。而在谐波注入锁定振荡器中也存在类似的现象。 

钟摆同步理论

当两个悬挂于墙上的相同钟摆相距较远时，其摆动情况相互独立，即一个钟摆的工作状态与另一个钟摆的工作状态无关。然而，当把两个钟摆得足够近时，一个钟摆的运动将会受到另一个钟摆的影响而跟随其摆动，进而最终实现同步运动。

图1所示为悬挂于墙A上的两个相距很近的钟摆，虚线表示了钟摆摆动的区域。该图存在两种可能的同步状态，一种是当钟摆L₁运动至左侧最高点B₁时，钟摆L₂运动至B₂，相应地当L₁运动至C₁时L₂运动至C₂。另一种同步状态是当钟摆L₁运动至C₁时，L₂运动至B₂，相应地L₁运动至B₁时L₂运动至C₂，这种同步状态称为反同步。我们使用第一种同步状态来分析系统从非同步状态转换到同步状态的过程。

假设系统工作在非同步状态，即L₁运动至B₁点时，L₂还未运动至点B₂而是处于接近B₂的位置。此时，L₁对L₂没有力的作用，而L₂将继续相对A向左侧运动，产生一个向左的力(F_left)。接下来当L₁开始向右运动时，其运动将受到F_left的阻碍导致L₁减速至接近L₂的运动速度。随着时间的推移，两个钟摆将达到相同的运动速度，即到达同步状态。

我们称这种使两者同步的力为趋同力，反之，称阻碍两者同步的力为反同力。这两种力同时存在，但是趋同力的作用要远远大于反同力。一般来说，不同的非同步状态其趋同力与反同力的组成不同，越接近同步状态的非同步状态中趋同力的作用效果比反同力的作用效果优势越明显，从而进一步使系统更稳定。远离同步的系统是不稳定的，且其状态会随着时间缓慢变化，在该过程中，趋同力将逐渐占主导。一个不稳定的系统状态将最终收敛于一个稳定的系统状态，这是一个普遍规律。

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