微波振荡器

什么是微波振荡器？

什么是微波振荡器？小编所知微波振荡器（英文：microwave generator），微波振荡器是产生微波的装置。由于微波波长很短，振动频率很高，因此对振荡回路的自振频率要求很高，即要求振荡电路有非常小的电感与电容。构成高频微波振荡器的器件不能用普通晶体管或电子管，目前常用的主要有速调管、磁控管或某些微波固体器件。小型的微波振荡器可用体效应管、微波砷化镓金属半导体场效应三极管、高迁移率场效应三极管等构成。

                                       图1、 振动器

微波振荡器种类

目前，常用的产生微波振荡的有两大类，即电真空器件与固体器件。电真空器件主要包括微波电真空三极管、反射速调管、磁控管和返波管等；固体器件有晶体三极管、体效应二极管(也称耿氏二极管)和雪崩二极管等。在实验室中通常使用小功率反射速调管和体效应二极管。由微波振荡器产生的振荡信号需要用波导管传输，并通过天线发射出去。为了使发射的微波具有良好的方向性，天线应具有特殊的结构和形状。常用的发射天线与接收天线有扇形、角锥形、圆锥形、抛物面等喇叭筒天线，张角最佳值在40-60度之间。此外，还有方向性更好的介质天线及微波反射镜等。

微波振荡器的优点

这里小编只和大家讨论下体效应二极管震荡器。60年代以来，随着微波固体器件的发展，人们提出用固体微波振荡器来取代速调管。它具有寿命长、价格低以及直流电源结构较为简单的优点，但噪声和稳定性还不能和低噪声速调管相比。目前所采用的固体微波源通常为体效应二极管(也称Gunn二极管)振荡器或碰撞雪崩渡越时间(Impact Avalanche and Transit Time)二极管振荡器，这二种微波二极管都是利用半导体二极管的负阻效应来产生微波振荡的。 

                                    图2、 移动通讯电源振动器

微波振荡器之体效应二极管振荡器

在1963年美国国际商业机器公司(1BM)J．B．Gunn发现，砷化镓和磷化铟等材料的薄层具有负阻特性，因而无需P-N结就可以产生微波振荡。它的工作原理与通常由P-N结组成的半导体器件不同，它不是利用载流子在P-N结中运动的特性，而是利用载流子在半导体的体内运动的特性，是靠砷化镓等材料“体”内的一种物理效应工作的，所以这类器件被称为体效应二极管或耿氏二极管(以发明者Gunn命名)。

在实验中观察到，若在一块N型砷化镓单晶的两端加上直流电压，当电压逐渐增加时，电流也跟着增大．如图3-10中OA线段所示，这是正阻区。但是，当电压升到某一临界值时，电流达到它的最大值。随着电压的进一步增大，电流反而减小，这就是我们常讲的负阻现象，如图3-10中的AB线段所示。当电压增大到以后，如果继续增大电压，电流又开始上升，进入另一正阻区。刚开始出现负阻时的电压和电流分别称之为阈值电压和阈值电流。从体效应管的电压-电流特性曲线显然看出：如果适当选择管的直流工作点，就可能利用它的负阻特性来产生高频振荡。