第2章毫米波固态源.pptVIP

第二章毫米波固态源第六章毫米波固态电路 毫米波真空管分类 慢波型 正交场放大器（CFA） 磁控管（Magnetron） 速调管（Klystron） 行波管（TWT） 返波管（BWO） 快波型 回旋管（Gyrotron） 莱达管（Ledatron） 潘努管（Peniotron） §2.1 固态振荡器的一般理论 振荡器 换能器：DC→AC 放大器：G→∞ 非线性电路 负阻振荡的基本原理 直流静态电阻永远为非负值R=V/I ≥0 负阻是就动态电阻而言的，即器件V-A特性曲线上某处的斜率r=dv/di0 振荡的三种条件 只考虑稳态振荡时器件中的电流基波分量 i(t)=Acos(ωt+φ) 设器件的微分阻抗和电路阻抗分别为 Zd(A)=-Rd(A)+jXd(A) Zc(ω)=Rc(ω)+jXc(ω) 则 起振条件Rd(A)Rc(ω) 平衡条件Zd(A)+Zc(ω)=0 稳定条件 振荡器噪声分析  §2.2 IMPATT振荡器1958年Read提出模型1965年Johnston首次从工作在雪崩区的p+n二极管中观察到了微波振荡 单双漂结构对比单漂区（SDR） 双漂区（DDR） 结构 p+-n-n+ p+-p-n-n+ 漂移区数量 1 2 结面积 较小 较大 输出功率 较小 较大 工艺复杂性和成本 较低 较高 §2.3 Gunn振荡器 1963年Gunn发现在外加电场作用下半导体能级间电子转移产生负阻效应 RWH（Radley, Watkins, Hilsum）双谷理论模型 1964年Kromer证明了二者是同一种效应 Gunn与IMPATT对比 与IMPATT对比，Gunn器件 不是结效应器件，而是体效应器件，也称电子转移器件 优点：噪声低，适合作低噪声本振 缺点：输出功率较低 §6.1 鳍线振荡器 鳍线振荡器=鳍线谐振器+有源器件 鳍线谐振器用一段带有偏置电路和适当调谐电路的鳍线制作 有源器件可以是Gunn、IMPATT等二端器件，也可以是FET、HEMT FET等三端器件 简单的鳍线振荡器 鳍线压控振荡器 平面柱鳍线振荡器 周期栅鳍线振荡器 单栅鳍线振荡器 鳍线FET振荡器 并联双管合成振荡器 P=P1+P2理论合成效率可达100% 串联双管合成振荡器 P=2(P1+P2) 理论合成效率可达200%这是因为串联可使Gunn管比单个时有更大的负阻，也更容易与阻抗较高的传输线匹配关键：等幅同相合成 鳍线串联双管合成振荡器 Gunn二极管和串联双管合成振荡器的等效电路 鳍线串联双Gunn管合成振荡器的输出功率 鳍线串联双Gunn管合成振荡器的输出功率稳定度和频率稳定度 §2.5 二端器件倍频源 倍频器将交流能量转换为其谐波频率的交流能量，与振荡器将直流能量转换为交流能量不同。倍频器与其说是信号源，不如说是频率变换电路。 倍频器分类 按功能： 信号倍频 功率倍频 按器件： 二端 电抗性二极管 变容二极管 阶跃二极管 电阻性二极管 三端 变容二极管的非线性特性 结电容 结电容变化系数 γ=1/3 缓变结 γ=1/2 突变结 γ1 超突变结 二极管倍频电路基本形式 并联型（电流激励型） 特点：二极管上只有f1和Nf1频率的电流 优点：二极管可接地，利于散热，适合大功率倍频 缺点：二极管与输入输出回路均为并联，使得输入输出阻抗都较低 串联型（电压激励型） 特点：二极管上只有f1和Nf1频率的电压 优点：输入输出阻抗较高，且随谐波次数N的增加，效率下降程度比并联型小，对N3的场合较适合 缺点：散热不如并联型 倍频附加电路 空闲回路 匹配电路 偏置电路 W频段高功率二倍频电路 二倍频器 平衡倍频器 反向并联二极管对 Q-W频段鳍线平衡倍频电路 900GHz平衡三倍频器 三端器件振荡器和倍频器 FET二倍频器（微带结构） §6.3 混频器 二端器件混频器 单二极管混频器（单端混频器） 反向并联二极管对偶次谐波混频器 二极管平衡混频器 二极管双平衡混频器 三端器件混频器 低噪声放大器 单级、双级 单片低噪声放大器 宽带放大器类型 平衡式 分布