第二章毫米波固态源.ppt

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(ron)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)毫米波固态源分类二端器件IMPATTGunn三端器件MESFETHEMTFETPHEMTFET倍频器§: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/di<0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注入锁定§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§(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§=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、HEMTFET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