【电子科大课件】【微波测量】第二部分 测量用信号源.ppt

特点： 扫频范围宽，可达几个倍频程； 扫频线性度好，不需要采用任何线性度措施，可优于0.5%; YIG小球等效为无源谐振器，Q值高（无载Q值可到105）、稳定性好，寿命长，可靠性高； 一、基本单频段结构及频段变换 1.扫频发生器（对振荡器进行电调谐） 产生幅度可变的周期性锯齿波电压或电流进行所需宽度的频率扫描。 2.多用途PIN调制器 可以接受内部或外部的自动稳幅信号，经差分放大器对输出扫频信号进行稳幅，同时在放大器另一端上作稳幅电平调节。 不同频段的扫频发生器的差别主要在于电调谐振荡器及其连带的PIN调制器等高频部件的工作频率范围不同，其他部件可共用或简单调整后共用。 微波扫频发生器的组成 * 第二部分 测量用信号源 微波信号源 微波测量用信号源主要指产生微波正弦振荡的各种微波信号发生器 信号源的种类和用途 简易信号发生器 频率可调，最大输出功率至少达mW级，并能连续衰减，输出的微波振荡至少能用一种低频方波进行开关式调幅 功率信号发生器 输出功率达1W以上的简易微波信号源 标准信号发生器 频率和功率可细调，屏蔽良好，可采用不同的调制方式，调制度可变并能读数 微波电子器件，微波半导体器件，机械调谐，电子调谐，电控或磁控调谐（变容管和YIG）,点频工作方式，扫频工作方式，步进式或数字式扫频，频率合成式信号发生器（兼有频率合成和宽带扫频特色的高稳定度扫频源） 微波振荡器分为以下几类: 晶体三极管振荡器 双极晶体管(BJT)用于1GHz---3GHz范围内,成本低,性能 稳定. 场效应晶体管(MESFET)用于2GHz---40GHz范围内. 异质结双极晶体管(HBT)用于2GHz---40GHz范围内,相位 噪声比较低. 为改善频率稳定性,晶体三管的谐振电路常采用介质谐振 器做稳频电路. 二极管振荡器 雪崩二极管,频率可达毫米波段,功率可以输出瓦的量 级,噪声比较大,可做噪声源 体效应管,频率可达毫米波段,功率略小,大约百毫瓦量 级,噪声比较小. 真空器件 速调管、磁控管、行波管、反波管、回旋管等真空器件 可以产生很大的功率，如兆瓦级，用于雷达、电子加速 器等领域。 晶体三极管和二极管都属于固态器件，体积小、电压 低、功耗低，但在大功率性能上无法与真空器件相比。 基本微波信号发生器的框图 电子流与电场的能量交换 任何微波振荡器的基本任务是要借助运动着的电子，将直流电源的能量转换为微波能量，以达到产生振荡的目的。 要将电子进行密度调制，将均匀分布的电子变成群聚电子块，才能实现利用电子将直流电源的能量转换为微波能量。 电子流与场相互作用 电子流与场相互作用 当 时,电 子在 间加速, 电源将能量交给电子 当 时,电 子在 间减速, 电源将能量交给电子 使电子成为电子群,并在电源的负半周最大值时通过 的间隙,电子流与电源能量交换得最有效. “自建”场 与电子流作用交换能量的电场是电子流通过间隙时自己建立的，是一种“自建”电场，而且正是通过这个“自建”电场从电子注摄取高频能量，向外电路传送至负载。 灯塔管振荡器 P：板极 G: 栅极 K:阴极 （三个电极为平行的平面状，减小渡越时间，减小引线电感） 频率可达4G，功率可达瓦级（5瓦） 反射速调管结构示意图 群聚原理 电子往返渡越时间: N=（n+3/4）个振荡周期 （n为任意正整数） 调制可采用平顶方波或矩形脉冲，不能采用正弦波等 固态微波振荡器 耿氏管 1963年耿氏在实验中发现：在一块N型砷化镓晶体的两端安置欧姆接触电极，在电极上加直流电压，当外加电压使砷化镓材料内的电场大于3KV/CM时，产生了微波振荡，振荡频率与电极间的距离成反比。 没有P—N，因此称为体效应管，可用电子转移理论来解释，亦称为转移电子器件。 当外加电压达到一定的值时，出现电压增大，电流减小的负阻区域，是一种负阻器件，工作时所加偏压应处于负阻区中央。 I-V曲线上出现负阻区域 雪崩二极管振荡器（IMPATT管） 在 时，雪崩开始 时，雪崩过程逐渐增强 时，继续维持雪崩过程，