W波段注入锁定放大器研究

摘要

近年来，毫米波技术发展十分迅速。由于在元器件及工艺水平上有大的进展，在通信、遥感、雷达、导弹制导和射电天文学等方面都了广泛的应用。
　　 在毫米波系统中，具有高稳定的频率源不可缺少。通常情况下得到高稳定的频率源的方法有三种：(1)利用高Q稳频腔。(2)采用环路锁相。(3)采用注入锁定。波导腔，同轴腔和介质谐振腔常常用于高Q稳频源，但他们都存在温度稳定性差的问题。采用环路锁相的方法稳频较为流行，这种电路往往比较复杂，尤其是在毫米波频段，成本很高。注入锁定作为稳频和放大技术在微波频段具有结构简单，成本低，容易实现等良好优点，尤其是在毫米波频段相比于其他几种技术有很大优势。
　　 本文首先对毫米波固态源的现状做了概述，介绍了GUNN管和雪崩管的工作特性，进而利用其经典工作模型和主要参数对二极管的阻抗进行了计算。电路选用腔体结构，再利用其等效电路实现与二极管的匹配。
　　 本文根据注入锁定的基本原理，寻求理想的方案，实现结构简单，成本低廉，可靠性强的连续波及脉冲注入锁定放大器。最后调试出的连续波注入锁定放大器，在频率97GHz上输入-1dBm，输出6dBm的功率；脉冲振荡器输出脉宽120ns，上升下降沿10ns，在中心频率84GHz上，峰值功率为500mW。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 引言

1.1 毫米波固态源特点及其应用

1.2 国内外发展现状

1.3 研究意义

第二章 固态器件基本原理

2.1 Gunn二极管

2.1.1 负微分迁移率和负微分电导率

2.1.2 偶极畴

2.1.3 GaAs转移电子器件的I-V特性

2.1.4 等效电路

2.2 雪崩二极管

2.2.1 离化率和漂移速度

2.2.2 雪崩倍增电感特性

2.2.3 渡越时间效应

2.2.4 雪崩管的电路模型

第三章 振荡器和注入锁定的基本理论

3.1 负阻振荡器基本原理

3.1.1 振荡器起振条件

3.1.2 振荡器平衡条件

3.2 注入锁定理论

3.3 连续波注锁分析

第四章 Gunn管连续波振荡器

4.1 Gunn管的基本电参数

4.1.1 工作频率f0

4.1.2 Gunn管输出功率P0

4.2 GUNN连续波振荡器腔体设计

4.2.1 GUNN振荡器腔体等效电路

4.2.2 等效电路阻抗公式

4.2.3 振荡器腔体设计

4.3 同轴低通滤波器的设计

第五章 雪崩管脉冲振荡器

5.1 雪崩管脉冲调制器

5.1.1 脉冲振荡器的温度和频率特性

5.1.2 脉冲调制器电路原理

5.1.3 脉冲调制器电路设计

5.2 雪崩管脉冲振荡器腔体设计

第六章 调试与测试

6.1 连续波振荡器测试

6.2 连续波注锁的调试

6.3 脉冲振荡器的测试

6.4 结果分析与改进意见

结论

致谢

参考文献

作者读研期间的研究成果