微波振荡器分类（一）

微波振荡器分类

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。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。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。

硅三极管微波振荡器

硅三极管微波振荡器是微波通信和测量中十分重要的部件，它的主要特点是调频噪声与相位噪声低、频率温度稳定性高，其成就可大致分两个方面，即高性能三极管介质谐振振荡器（DRO）和超小型的微波单片集成电路压控振荡器（MMIC VCO）。

（1）高性能三极管DRO：在L~S 波段，前期发展起来的三极管与微带线混合集成的所谓固态微波源，适应了当时设备减体减重的迫切需要，蓬勃发展起来，甚至今天还在使用着。但是这种振荡器的微带谐振器品质因数低，以至在不太宽温度范围内（-10~55℃），频率稳定度大致只能达到±5×10-3，即便经温度补偿，也不过在大约 ±2×10-3~±5×10-4范围。

高Q介质谐振荡器（DR）的出现，促进了微带线混合集成微波振荡器的发展，使其主要性能指标有较大的提高。近年来已经达到比较高的水平。在-5~85℃宽温度范围内，频率温度稳定性可达到±5×10-3~ ±1×10-5。与FET管微波振荡源相比，相位噪声也是最低的。例如在10GHz，10kHz频偏下，相位噪声可达到-120dBc/Hz，在100kHz频偏下，可达-100~110dBc/Hz，比稳定的FET振荡器的相位噪声要好5~10dB。

这类微波振荡器将随着HBT的发展，不断向更高的频率（如毫米波）方向发展，形式多样、性能优良、价格低廉，在军民产品中都有较强的生命力。

（2）MMIC VCO超小型微波源：第二个发展成就是超小型微波振荡器方面。MMIC VCO的结构特点是由单片集成电路结合改进型的带状线腔体及采用CAD的温度补偿电路而组成，属微组装产品。其性能为超小型，电参数指标比较好，可靠性高，一致性好，便于大规模系列化生产，因此价格低廉。在无绳电话等一系列民用产品中普遍被采用。

MMIC VCO的又一应用是构成小型、高稳定度的微波锁相振荡器。将晶体标准源、鉴相器、压控振荡器等整个锁相环路混合集成为一整体。一体化的恒温措施，或数字环路控制，使锁相源的主要性能指标之一的长期稳定度达±2×10-8/日到±5×10-11/日。对于在S波段这样高的指标和超小型要求，相同波段的波导腔振荡器和介质腔振荡器是不能胜任的，而MMIC VCO则表现出了突出的优越性。

此外，随着HBT的发展，近来也出现了以HBT管构成的HBT VCO，它是MMIC的一种宽压控范围的VCO。电调电压0.4~25V，频率变化范围为7~15GHz，输出功率为9dBm，功率5~15mW，频偏100kHz下全频段相位噪声小于-75dBc/Hz。连同缓冲放大级在内，制作在0.8x1mm2的片子上。此例也是硅三极管宽压控范围振荡器MMCI特性的典型代表。 [3]