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微波振蕩�
閱讀�4391�(shí)間:2011-04-08 11:37:47

  微波振蕩源(microwave oscillator),是產(chǎn)生微波頻率的正弦信號(hào)的裝�,是微波�(shè)備和系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。微波振蕩源可分為微波管振蕩源和微波固態(tài)振蕩源兩大類。前者由微波真空�(見微波電子管)組成,后者由微波半導(dǎo)體二極管(見微波二極管)和微波晶體管組成�

分類

  根據(jù)所用的�(chǎn)生振蕩的器件類型,微波振蕩源可分為微波管振蕩源和微波固態(tài)振蕩源兩大類�

  1、微波管振蕩�

  微波管是以電子流為媒�,通過速度�(diào)�、密度調(diào)制和能量交換三�(gè)過程將直流能量轉(zhuǎn)換為微波能量的裝�。主要包括速調(diào)管、返波管(見行波管)、磁控管和回旋管,各以不同的方式來實(shí)�(xiàn)上述三�(gè)過程�

  速調(diào)管振蕩器主要包括反射速調(diào)管振蕩器、雙腔速調(diào)管振蕩器、漂移速調(diào)管振蕩器和分布作用速調(diào)管振蕩器。反射速調(diào)管振蕩器效率�、輸出功率小,在很多�(chǎng)合已被固�(tài)振蕩源所替代�

  返波管振蕩頻率可�(dá)1000吉赫左右,電壓調(diào)諧范圍可�(dá)幾�(gè)倍頻�,但效率低、輸出功率小,適合作小功率掃頻振蕩源。磁控管效率可達(dá)80%以�,脈沖輸出功率達(dá)兆瓦�(jí),連續(xù)波輸出功率達(dá)千瓦�(jí),它常用于大功率脈沖�(fā)射機(jī)或微波能加熱�(yīng)用的連續(xù)波振蕩源�

  �(dāng)頻率很高�(shí),返波管和磁控管中微波結(jié)�(gòu)的尺寸必須相�(yīng)地減�,使制造工藝和功耗散熱等�(fā)生困�,�(yán)重地限制了很高頻率下的輸出功��

  回旋管采用特殊的電子槍發(fā)射螺旋形電子�,并在光滑的波導(dǎo)管中和快波的橫向高頻�(chǎng)相互作用,形成速度(能量)�(diào)�,又由于相對(duì)論效�(yīng)而轉(zhuǎn)化為�(zhì)量和回旋頻率的調(diào)�,從而使電子流產(chǎn)生角向群聚式的密度調(diào)�。在一定條件下,可使群聚電子流的能量交給高頻場(chǎng)使之放大或產(chǎn)生振�。回旋管常采用高次模振蕩的腔�,不存在尺寸縮小所引起的困難,因此,可以在毫米波以至亞毫米波波段產(chǎn)生幾十到幾百千瓦的功�,具有廣闊的�(yīng)用前景�

  2、微波固�(tài)振蕩�

  用于�(chǎn)生微波振蕩的半導(dǎo)體二極管主要有隧道二極管、電子轉(zhuǎn)移器件和雪崩渡越�(shí)間二極管。它們均屬負(fù)阻二極管,加直流偏置并以適當(dāng)方式和傳輸線諧振回路連接,可將直流能量轉(zhuǎn)化為高頻能量。在�(fù)阻所提供的高頻能量足以補(bǔ)償回路中正電阻所消耗能量的條件下,就能�(chǎn)生振�。最早出�(xiàn)的隧道二極管振蕩器由于輸出功率小、可靠性差,在其他固態(tài)振蕩源出�(xiàn)以后已很少應(yīng)用�

  電子�(zhuǎn)移器件振蕩器又稱為體效應(yīng)振蕩器或耿氏振蕩�。這種振蕩器的頻率約為 100吉赫(非諧波輸出情況),單管輸出功率為毫瓦級(jí),調(diào)頻調(diào)幅噪聲與反射速調(diào)管振蕩器相近,適用于低噪聲混頻器的本振源或參量放大器的泵源。雪崩渡越時(shí)間二極管可以�(gòu)成兩種模式的振蕩�,即碰撞雪崩渡越時(shí)間模�(�(jiǎn)稱IMPATT模式)和俘獲等離子體雪崩觸�(fā)渡越模式(�(jiǎn)� TRAPATT模式),前者已得到廣泛�(yīng)用。它的振蕩頻率可�(dá)300吉赫,輸出功率大于電子轉(zhuǎn)移器件振蕩器,但因存在雪崩過程而調(diào)頻調(diào)幅噪聲大于其他固�(tài)振蕩源�

  微波雙極晶體管和微波�(chǎng)效應(yīng)晶體管附加反饋電路后可構(gòu)成晶體管振蕩�。雙極晶體管的振蕩頻率在10吉赫以下,應(yīng)用受到限�。場(chǎng)效應(yīng)晶體管的振蕩頻率可達(dá)毫米波波段,輸出功率�(yuǎn)大于其他固態(tài)振蕩�,而且適合于微波單片集�,有良好的應(yīng)用前��

  各種微波固態(tài)振蕩源都可以和變?nèi)荻O管或釔鐵石榴�(YIG)單晶組成電調(diào)諧振蕩器。其中YIG�(diào)諧振蕩器的調(diào)諧范圍可�(dá)幾�(gè)倍頻��

特點(diǎn)

  微波管振蕩源具有輸出功率�、振蕩頻率高、頻譜純、耐高低溫和抗核輻射能力強(qiáng)等優(yōu)�(diǎn),但是結(jié)�(gòu)�(fù)�、體積大、工作電壓高,應(yīng)用受到限��

  微波固態(tài)振蕩源體積小,重量輕、結(jié)�(gòu)�(jiǎn)單、壽命長(zhǎng),工作電壓僅為幾伏至幾十伏,而且便于集成�,但輸出功率小,已經(jīng)�(dá)到的振蕩頻率低于微波管振蕩源的頻��

�(fā)�

  1921年發(fā)明的單腔磁控管,�(gòu)成了最早的微波管振蕩源。在第二次世界大�(zhàn)前后雷達(dá)技�(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),相繼出�(xiàn)了速調(diào)�、行波管、返波管等新的管�,并逐漸�(yīng)用于其他方面�70年代中期又出�(xiàn)了回旋管。迄�50年代末期,微波管振蕩源是�(chǎn)生微波正弦信�(hào)的手�,它們具有輸出功率大、振蕩頻率高、頻譜純、耐高低溫和抗核輻射能力強(qiáng)等優(yōu)�(diǎn),但�(jié)�(gòu)�(fù)雜、體積大、工作電壓高(�(dá)�(shù)十萬�),應(yīng)用受到限��50年代中期,參量放大器問世,迫切需要小型化的固�(tài)泵源。在半導(dǎo)體技�(shù)�(fā)展的基礎(chǔ)��1957年發(fā)明了隧道二極管,此后陸續(xù)出現(xiàn)了電子轉(zhuǎn)移器�、雪崩渡越時(shí)間二極管�(見雪崩二極管),并由它們構(gòu)成了微波振蕩�。與此同�(shí),原用于低頻的晶體管在結(jié)�(gòu)、材料和工藝方面�(jīng)過不斷的改�(jìn),也能用來產(chǎn)生微波振�。微波固�(tài)振蕩源體積小、重量輕、結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�、壽命長(zhǎng),工作電壓僅為幾伏至幾十伏,而且便于集成�,但輸出功率?。▎喂茌敵龉β蕪暮镣呒?jí)到幾十瓦),已經(jīng)�(dá)到的振蕩頻率低于微波管振蕩源的頻��

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