第二章毫米波固態(tài)源

第二章毫米波固態(tài)源第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

§2.1固態(tài)振蕩器的一般理論振蕩器換能器：DC→AC放大器：G→∞非線性電路負阻振蕩的基本原理直流靜態(tài)電阻永遠為非負值R=V/I≥0負阻是就動態(tài)電阻而言的，即器件V-A特性曲線上某處的斜率r=dv/di<0第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

振蕩的三種條件只考慮穩(wěn)態(tài)振蕩時器件中的電流基波分量i(t)=Acos(ωt+φ)設器件的微分阻抗和電路阻抗分別為Zd(A)=-Rd(A)+jXd(A)Zc(ω)=Rc(ω)+jXc(ω)則起振條件Rd(A)>Rc(ω)平衡條件Zd(A)+Zc(ω)=0穩(wěn)定條件第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四振蕩器噪聲分析注入鎖定第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

§2.2IMPATT振蕩器

1958年Read提出模型

1965年Johnston首次從工作在雪崩區(qū)的p+n二極管中觀察到了微波振蕩

單雙漂結構對比單漂區(qū)（SDR） 雙漂區(qū)（DDR） 結構 p+-n-n+

p+-p-n-n+

漂移區(qū)數(shù)量 1

2

結面積 較小 較大 輸出功率 較小 較大 工藝復雜性和成本 較低 較高 第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

§2.3Gunn振蕩器1963年Gunn發(fā)現(xiàn)在外加電場作用下半導體能級間電子轉移產生負阻效應RWH（Radley,Watkins,Hilsum）雙谷理論模型1964年Kromer證明了二者是同一種效應第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

Gunn與IMPATT對比與IMPATT對比，Gunn器件不是結效應器件，而是體效應器件，也稱電子轉移器件優(yōu)點：噪聲低，適合作低噪聲本振缺點：輸出功率較低第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四

§6.1鰭線振蕩器鰭線振蕩器=鰭線諧振器+有源器件鰭線諧振器用一段帶有偏置電路和適當調諧電路的鰭線制作有源器件可以是Gunn、IMPATT等二端器件，也可以是FET、HEMTFET等三端器件簡單的鰭線振蕩器鰭線壓控振蕩器平面柱鰭線振蕩器周期柵鰭線振蕩器單柵鰭線振蕩器鰭線FET振蕩器第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四并聯(lián)雙管合成振蕩器P=P1+P2理論合成效率可達100%串聯(lián)雙管合成振蕩器P=2(P1+P2)理論合成效率可達200%這是因為串聯(lián)可使Gunn管比單個時有更大的負阻，也更容易與阻抗較高的傳輸線匹配關鍵：等幅同相合成第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四鰭線串聯(lián)雙管合成振蕩器Gunn二極管和串聯(lián)雙管合成振蕩器的等效電路鰭線串聯(lián)雙Gunn管合成振蕩器的輸出功率鰭線串聯(lián)雙Gunn管合成振蕩器的輸出功率穩(wěn)定度和頻率穩(wěn)定度第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四§2.5二端器件倍頻源倍頻器將交流能量轉換為其諧波頻率的交流能量，與振蕩器將直流能量轉換為交流能量不同。倍頻器與其說是信號源，不如說是頻率變換電路。第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四倍頻器分類按功能：信號倍頻功率倍頻按器件：二端電抗性二極管變容二極管階躍二極管電阻性二極管三端變容二極管的非線性特性結電容結電容變化系數(shù)γ=1/3緩變結γ=1/2突變結γ>1超突變結第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四二極管倍頻電路基本形式并聯(lián)型（電流激勵型）特點：二極管上只有f1和Nf1頻率的電流優(yōu)點：二極管可接地，利于散熱，適合大功率倍頻缺點：二極管與輸入輸出回路均為并聯(lián)，使得輸入輸出阻抗都較低串聯(lián)型（電壓激勵型）特點：二極管上只有f1和Nf1頻率的電壓優(yōu)點：輸入輸出阻抗較高，且隨諧波次數(shù)N的增加，效率下降程度比并聯(lián)型小，對N>3的場合較適合缺點：散熱不如并聯(lián)型第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四倍頻附加電路空閑回路匹配電路偏置電路W頻段高功率二倍頻電路二倍頻器平衡倍頻器反向并聯(lián)二極管對Q-W頻段鰭線平衡倍頻電路900GHz平衡三倍頻器三端器件振蕩器和倍頻器FET二倍頻器（微帶結構）第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四§6.3混頻器二端器件混頻器單二極管混頻器（單端混頻器）反向并聯(lián)二極管對偶次諧波混頻器二極管平衡混頻器二極管雙平衡混頻器三端器件混頻器第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期四低噪聲放大器單級、雙級單片低噪聲放大器寬帶放大器類型平衡式