微波振荡源

根据用于产生振荡的装置类型，微波振荡源可分为两类：微波管振荡源和微波固态振荡源。

1.微波管振荡源微波管是一种通过速度调制，密度调制和能量交换三个过程将直流能量转换为微波能量的装置。

它主要包括一个速调管，一个回波管（见行波管），一个磁控管和一个回旋管，每个都以不同的方式实现上述三个过程。

速调管振荡器主要包括反射速调管振荡器，双腔速调管振荡器，漂移速调管振荡器和分布式速调管振荡器。

反射速调管振荡器具有低效率和低输出功率，并且在许多情况下已被固态振荡源取代。

背波管振荡频率高达1000 GHz，电压调谐范围可达几个倍频程，但效率低，输出功率小，适用于低功率扫频振荡源。

磁控管的效率可达80％以上，脉冲输出功率可达兆瓦，连续波输出功率可达千瓦。

它通常用于微功率加热应用的高功率脉冲发射器或连续波振荡源。

当频率高时，返回波管和磁控管中微波结构的尺寸必须相应减小，这​​使得制造工艺和功耗散热困难，并严重限制了非常高频率的输出功率。

回旋管使用特殊的电子枪发射螺旋电子流，并在平滑波导中与快波的横向高频场相互作用，形成速度（能量）调制，由此转换为质量和回旋频率调制。

相对论效应。

从而使电子流产生角密度调制。

在某些条件下，聚集的电子电流的能量可以转移到高频场以放大或振荡。

回旋管通常使用具有高阶模式振荡的腔，并且没有由尺寸减小引起的困难。

因此，它可以在毫米波或亚毫米波段产生数十至数百千瓦的功率，并具有广阔的应用前景。

2.微波固态振荡源用于产生微波振荡的半导体二极管主要包括隧道二极管，电子传输器件和雪崩传输时间二极管。

它们都是负电阻二极管，它们被DC偏置并以合适的方式连接到传输线谐振电路，以将DC能量转换成高频能量。

在负电阻提供的高频能量足以补偿环路中正电阻所消耗的能量的条件下，可以发生振荡。

最早的隧道二极管振荡器由于其低输出功率和低可靠性而在其他固态振荡器之后很少使用。

电子转移器件振荡器也称为体效应振荡器或耿氏振荡器。

该振荡器的最大频率约为100 GHz（非谐波输出），单管输出功率为毫瓦，FM振幅调制噪声类似于反射速调管振荡器。

它适用于低噪音混合器。

振动源或参量放大器的来源。

雪崩传输时间二极管可以构成两种振荡器模式，即碰撞雪崩传输时间模式（简称IMPATT模式）和捕获等离子体雪崩触发传输模式（简称TRAPATT模式），前者已被广泛使用。

其最大振荡频率高达300 GHz，输出功率大于电子传输器件振荡器的输出功率。

然而，由于雪崩过程，幅度调制噪声大于其他固态振荡源。

可以通过向微波双极晶体管和微波场效应晶体管添加反馈电路来构造微波振荡器。

双极晶体管的振荡频率低于10GHz，其应用受到限制。

场效应晶体管的振荡频率可达到毫米波段，输出功率远大于其他固态振荡源，适用于微波单片集成，具有良好的应用前景。

各种微波固态振荡器可与变容二极管或钇铁石榴石（YIG）单晶组合以形成电调谐振荡器。

YIG调谐振荡器的调谐范围可以达到几个八度音程。

微波管振荡源具有输出功率大，振荡频率高，光谱纯，耐高温，抗核辐射能力强等优点，但结构复杂，体积大，工作电压高，申请有限。

微波固态振荡源体积小，重量轻，结构简单，寿命长，工作电压仅为几伏到几十伏，易于集成，但输出功率小，并且已经达到的最高振荡频率低于微波管振荡源的振荡频率。

频率。

1921年发明的单腔磁控管构成了微波管振荡的最早来源。

在第二次世界大战前后雷达技术迅速发展的同时，速调管，行波管和回波管等新型管道相继出现，并逐渐应用于其他方面。

回旋管出现在20世纪70年代中期。

直到20世纪50年代末，微波管振荡源才是产生微波正弦信号的唯一手段。

它们具有输出功率大，振荡频率高，光谱纯，耐高温，核辐射能力强等优点，但结构复杂，体积大。

高工作电压（高达数十万伏），应用受到限制。

在20世纪50年代中期，引入了参量放大器，迫切需要小型化的固态泵浦源。

基于半导体技术的发展，隧道二极管于1957年发明。

从那时起，出现了电子传输器件，雪崩传输时间二极管等（见雪崩二极管），它们构成了微波振荡源。

同时，最初用于低频的晶体​​管在结构，材料和工艺方面不断改进，并且还可用于产生微波振荡。

微波固态振荡源体积小，重量轻，结构简单，寿命长，工作电压仅为几伏到几十伏，易于集成，但输出功率小（单管输出功率从毫瓦到几十瓦）已达到的最高振荡频率低于微波管振荡源的频率。