,*,單擊此處編輯母版標(biāo)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(biāo)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(dǎo)體二極管振蕩器,負(fù)阻振蕩器的一般理論,,負(fù)阻振蕩器電路,,振蕩器的頻率穩(wěn)定問題,2,負(fù)阻振蕩起振與平衡,負(fù)阻振蕩器的一般理論,波導(dǎo)型負(fù)阻振蕩器結(jié)構(gòu)：,,負(fù)阻器件，諧振腔，調(diào)配器,(,波導(dǎo)、微帶、鰭線,),---,外電路阻抗,(,包括活塞腔，調(diào)配螺釘，外負(fù)載,),---,負(fù)阻二極管阻抗，,I,是振蕩電流幅度,3,一、起振條件,,剛起振時(shí)，振蕩處于“小信號”狀態(tài)，負(fù)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(fù)阻器件的小信號負(fù)阻的絕對值大于外電路的電阻。,4,5,隨振蕩增強(qiáng)，器件阻抗,Z,d,變化，負(fù)阻,R,d,值下降。當(dāng)器件負(fù)阻,R,d,(I),等于外電路正阻時(shí)，振蕩不再增強(qiáng)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)平衡。,二、平衡條件,6,7,三、最佳負(fù)載,Z,d,的虛部變化相對小些，實(shí)部變化大些。隨著,I,的變化，實(shí)部下降。,,用物理概念判斷輸出功率：,,*,R(,?,)---,負(fù)載阻抗很大，,I,很小，獲得振蕩穩(wěn)定功率也很小。,(,勉強(qiáng)剛起振，不易給出功率,),。,,*,R(,?,)~R,d,(I)~0---,負(fù)載接近短路，顯然獲得功率也小。,,* 中間必有一個(gè)最佳負(fù)載值，可獲得最大輸出功率。,最佳負(fù)載：,8,負(fù)阻振蕩器頻率取決于外電路諧振頻率。具有一個(gè)外電路時(shí)，振蕩頻率是固定的。如果外電路有兩個(gè)相互耦合，就可能有兩個(gè)振蕩頻率。調(diào)節(jié)頻率過程中有時(shí)振蕩在某一個(gè)，有時(shí)振蕩在另一個(gè)。,,振蕩特性用阻抗軌跡圖或?qū)Ъ{軌跡圖。導(dǎo)納軌跡圖優(yōu)點(diǎn)是概括了全部導(dǎo)納點(diǎn)。,負(fù)阻振蕩器的調(diào)諧特性,阻抗,(,導(dǎo)納,),軌跡圖是指從器件端口向外電路看去總的阻抗,(,導(dǎo)納,),隨振蕩頻率而變化的曲線。阻抗,(,導(dǎo)納,),軌跡圖因諧振回路情況而異，進(jìn)行調(diào)諧時(shí)會(huì)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(diǎn),P,是振蕩頻率點(diǎn)。,單個(gè)諧振電路,：,10,導(dǎo)納：,由,?,=0 ??=?,0,??=?,構(gòu)成圓,,交點(diǎn)有兩個(gè)：,P,1,和,P,2,,由,Y,d,,順時(shí)針轉(zhuǎn)向,Y(,?,),的夾角,?,<180?,時(shí)是穩(wěn)定點(diǎn)。,P,1,穩(wěn)定，,P,2,不穩(wěn)定,,所謂穩(wěn)定是指出現(xiàn)小擾動(dòng)時(shí)，頻率偏移，電路能牽引回來。,11,波導(dǎo)腔是一個(gè)諧振電路，調(diào)配螺釘又等效于,1,個(gè)電路。,兩個(gè)調(diào)諧電路,逐點(diǎn)可畫出,Y(,?,),的變化軌跡。,12,Y,d,(V),和,Y(,?,),的交點(diǎn)可能有,3,個(gè)， 其中,P,1,和,P,2,,是穩(wěn)定的,,如果調(diào)諧由,m(,低頻,),向高頻調(diào)，將穩(wěn)定在,P,1,；如果調(diào)諧由,n(,高頻,),向低頻調(diào)，將穩(wěn)定在,P,2,。,,改變,L,、,C,或,L,?,、,C,?,任意一個(gè)調(diào)諧電路時(shí)，曲線導(dǎo)納軌跡圖上下移動(dòng)，交點(diǎn),P,1,、,P,2,和,P,3,也在變動(dòng)，從而形成調(diào)諧曲線。,13,外電路幾種調(diào)諧狀態(tài),14,,實(shí)際振蕩器調(diào)諧曲線,(,兩個(gè)回路諧振頻率同時(shí)變化,),當(dāng)調(diào)諧元件在某一范圍內(nèi)沿某方向調(diào)節(jié)和沿相反方向調(diào)節(jié)時(shí)，振蕩器的工作頻率沿不同曲線跳變，這種現(xiàn)象叫調(diào)諧的滯后特性。,,在,f,a,< f < f,c,范圍內(nèi)得不到穩(wěn)定振蕩。,15,,頻率跳變伴隨有功率跳變,16,波導(dǎo)阻抗為高阻抗，,Gunn,與,IMPATT,輸出阻抗很低，故波導(dǎo)做成扁狀以降低其阻抗實(shí)現(xiàn)匹配。,,波導(dǎo)腔損耗小，使波導(dǎo)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(fù)阻振蕩器電路,,波導(dǎo)腔振蕩器,17,,徑向腔,(,實(shí)際使用時(shí)常用結(jié)構(gòu),),采用圓盤形徑向腔。由腔四周向波導(dǎo)視去阻抗是,Z,W,。設(shè)計(jì)腔高,h,使盤半徑長度,構(gòu)成,相當(dāng)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(fù)阻振蕩器的頻率調(diào)諧,所謂頻率調(diào)諧就是采取一定的措施改變振蕩器的振蕩頻率。,調(diào)諧方式,,機(jī)械調(diào)諧,通過改變諧振腔的尺寸來改變振蕩頻率,電調(diào)諧,,偏置調(diào)諧,通過改變負(fù)阻器件的偏置來改變振蕩器的振蕩頻率，體效應(yīng)管采用偏壓調(diào)諧，雪崩管采用偏流調(diào)諧，但是頻率變化的同時(shí)輸出功率也在發(fā)射變化，甚至出現(xiàn)停振,變?nèi)莨苷{(diào)諧,YIG,調(diào)諧,并聯(lián)調(diào)諧,等效電路,變?nèi)莨苷{(diào)諧,串聯(lián)調(diào)諧,等效電路,YIG,調(diào)諧負(fù)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(shí),R-R,d,=0,,X+X,d,=0,24,,電路：,,穩(wěn)定時(shí)有：,-- R,為負(fù)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(bǔ)償,,3.,提高腔體,Q,值：拋光，鍍銀或金,(,導(dǎo)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(jié)構(gòu),Q,0,??,Q,1,27,二、頻帶反射式,