9微波半導體二極管負阻器件講解課件
單擊此處編輯母版標題樣式,,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,1,微波半導體二極管振蕩器,負阻振蕩器的一般理論,,負阻振蕩器電路,,振蕩器的頻率穩(wěn)定問題,2,負阻振蕩起振與平衡,負阻振蕩器的一般理論,波導型負阻振蕩器結構：,,負阻器件，諧振腔，調配器,(,波導、微帶、鰭線,),---,外電路阻抗,(,包括活塞腔，調配螺釘，外負載,),---,負阻二極管阻抗，,I,是振蕩電流幅度,3,一、起振條件,,剛起振時，振蕩處于“小信號”狀態(tài)，負載電流,I,?,0,,能振蕩條件,:,若存在自由振蕩，回路電流,i,滿足,即要求負阻器件的小信號負阻的絕對值大于外電路的電阻4,5,隨振蕩增強，器件阻抗,Z,d,變化，負阻,R,d,值下降當器件負阻,R,d,(I),等于外電路正阻時，振蕩不再增強，達到穩(wěn)態(tài)平衡二、平衡條件,6,7,三、最佳負載,Z,d,的虛部變化相對小些，實部變化大些隨著,I,的變化，實部下降用物理概念判斷輸出功率：,,*,R(,?,)---,負載阻抗很大，,I,很小，獲得振蕩穩(wěn)定功率也很小。
勉強剛起振，不易給出功率,),R(,?,)~R,d,(I)~0---,負載接近短路，顯然獲得功率也小 中間必有一個最佳負載值，可獲得最大輸出功率最佳負載：,8,負阻振蕩器頻率取決于外電路諧振頻率具有一個外電路時，振蕩頻率是固定的如果外電路有兩個相互耦合，就可能有兩個振蕩頻率調節(jié)頻率過程中有時振蕩在某一個，有時振蕩在另一個振蕩特性用阻抗軌跡圖或導納軌跡圖導納軌跡圖優(yōu)點是概括了全部導納點負阻振蕩器的調諧特性,阻抗,(,導納,),軌跡圖是指從器件端口向外電路看去總的阻抗,(,導納,),隨振蕩頻率而變化的曲線阻抗,(,導納,),軌跡圖因諧振回路情況而異，進行調諧時會變化9,阻抗：,Z(,?,) ---,垂直線，外電路阻抗線,,Z,d,(I) ---,器件阻抗線,,Z(,?)-,Z,d,(I) =0,，交點,P,是振蕩頻率點單個諧振電路,：,10,導納：,由,?,=0 ??=?,0,??=?,構成圓,,交點有兩個：,P,1,和,P,2,,由,Y,d,,順時針轉向,Y(,?,),的夾角,?,<180?,時是穩(wěn)定點P,1,穩(wěn)定，,P,2,不穩(wěn)定,,所謂穩(wěn)定是指出現(xiàn)小擾動時，頻率偏移，電路能牽引回來11,波導腔是一個諧振電路，調配螺釘又等效于,1,個電路。
兩個調諧電路,逐點可畫出,Y(,?,),的變化軌跡12,Y,d,(V),和,Y(,?,),的交點可能有,3,個， 其中,P,1,和,P,2,,是穩(wěn)定的,,如果調諧由,m(,低頻,),向高頻調，將穩(wěn)定在,P,1,；如果調諧由,n(,高頻,),向低頻調，將穩(wěn)定在,P,2,改變,L,、,C,或,L,?,、,C,?,任意一個調諧電路時，曲線導納軌跡圖上下移動，交點,P,1,、,P,2,和,P,3,也在變動，從而形成調諧曲線13,外電路幾種調諧狀態(tài),14,,實際振蕩器調諧曲線,(,兩個回路諧振頻率同時變化,),當調諧元件在某一范圍內沿某方向調節(jié)和沿相反方向調節(jié)時，振蕩器的工作頻率沿不同曲線跳變，這種現(xiàn)象叫調諧的滯后特性在,f,a,< f < f,c,范圍內得不到穩(wěn)定振蕩15,,頻率跳變伴隨有功率跳變,16,波導阻抗為高阻抗，,Gunn,與,IMPATT,輸出阻抗很低，故波導做成扁狀以降低其阻抗實現(xiàn)匹配波導腔損耗小，使波導腔振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定度和較好的噪聲性能18GHz,以上廣泛使用負阻振蕩器電路,,波導腔振蕩器,17,,徑向腔,(,實際使用時常用結構,),采用圓盤形徑向腔由腔四周向波導視去阻抗是,Z,W,。
設計腔高,h,使盤半徑長度,構成,相當于,?,g,/4,阻抗變換器，使之阻抗匹配Gunn,與,IMPATT,輸出阻抗很低，功率輸不出來：,90GHz,以上用徑向腔較多,18,負阻振蕩器的頻率調諧,所謂頻率調諧就是采取一定的措施改變振蕩器的振蕩頻率調諧方式,,機械調諧,通過改變諧振腔的尺寸來改變振蕩頻率,電調諧,,偏置調諧,通過改變負阻器件的偏置來改變振蕩器的振蕩頻率，體效應管采用偏壓調諧，雪崩管采用偏流調諧，但是頻率變化的同時輸出功率也在發(fā)射變化，甚至出現(xiàn)停振,變容管調諧,YIG,調諧,并聯(lián)調諧,等效電路,變容管調諧,串聯(lián)調諧,等效電路,YIG,調諧負載振蕩器,23,振蕩器的頻率穩(wěn)定問題,溫度變化，頻率漂移,,溫度變化,?? ? 電抗變化,,頻率變化 ??? 電抗變化,頻率穩(wěn)定性,頻率穩(wěn)定度定義：,單位：,1/,0,C,或,ppm/,0,C,一般為,M=10,-3,~10,-4,/,0,C,穩(wěn)定時,R-R,d,=0,,X+X,d,=0,24,,電路：,,穩(wěn)定時有：,-- R,為負載阻抗,,-- ?,m,為電抗變化斜率,?,對于,LC,電路：,?,25,1.,減小,??：恒溫、穩(wěn)壓,,2.,減小 ?,X/??,：低膨脹材料、溫度補償,,3.,提高腔體,Q,值：拋光，鍍銀或金,(,導電性不好，穩(wěn)定性好,),,4.,注入鎖定,(,已很少用,),,5.,鎖相環(huán),,6.,外腔穩(wěn)頻,,頻率相對變化：,,R,不變情況下提高頻率穩(wěn)定度措施：,26,外腔穩(wěn)頻振蕩器,一、直接耦合式,等效電路,結構,Q,0,??,Q,1,27,二、頻帶反射式,。
