固态微波源(耿氏二极管振荡器).doc_第1页
固态微波源(耿氏二极管振荡器).doc_第2页
固态微波源(耿氏二极管振荡器).doc_第3页
固态微波源(耿氏二极管振荡器).doc_第4页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀肀膃莇衿膀芅薃螅腿莈莅蚁膈肇薁薇螄芀莄薃螃莂虿袁螃肂蒂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈衿肈蒈螄袈膀芁蚀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅袁袅芇莈螇袄荿薃蚃袃聿莆蕿羂膁薂蒅羁芄莄螃羁肃薀蝿羀膆蒃蚅罿芈蚈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀肀膃莇衿膀芅薃螅腿莈莅蚁膈肇薁薇螄芀莄薃螃莂虿袁螃肂蒂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈衿肈蒈螄袈膀芁蚀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅袁袅芇莈螇袄荿薃蚃袃聿莆蕿羂膁薂蒅羁芄莄螃羁肃薀蝿羀膆蒃蚅罿芈蚈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀肀膃莇衿膀芅薃螅腿莈莅蚁膈肇薁薇螄芀莄薃螃莂虿袁螃肂蒂螇螂膄蚇蚃螁芆蒀蕿螀莈芃袈衿肈蒈螄袈膀芁蚀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅袁袅芇莈螇袄荿薃蚃袃聿莆蕿羂膁薂蒅羁芄莄螃羁肃薀蝿羀膆蒃蚅罿芈蚈薁羈莀蒁袀羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀肀膃莇衿 固态微波源(耿氏二极管振荡器):教学实验室常用的微波振荡器除了反射速调管振荡器外,还有耿氏(或称体效应)二极管振荡器,也称之为固态源。耿氏二极管振荡器的核心是耿氏二极管。耿氏二极管主要是基于n型砷化镓的导带双谷高能谷和低能谷结构。1963年耿氏在实验中观察到,在n型砷化镓样品的两端加上直流电压,当电压较小时样品电流随电压增高而增大;当电压V超过某一临界值Vth后,随着电压的增高电流反而减小(这种随电场的增加电流下降的现象称为负阻效应);电压继续增大(VVb)则电流趋向饱和。这说明n型砷化镓样品具有负阻特性。砷化镓的负阻特性可用半导体能带理论解释。砷化镓是一种多能谷材料,其中具有最低能量的主谷和能量较高的临近子谷具有不同的性质。当电子处于主谷时有效质量m*较小,则迁移率较高,当电子处于主谷时有效质量m*较大,则迁移率较低。在常温且无外加电场时,大部分电子处于电子迁移率高而有效质量低的主谷,随着外加电场的增大,电子平均漂移速度也增大;当外加电场大到足够使主谷的电子能量增加至0.36eV时,部分电子转移到子谷,在那里迁移率低而有效质量较大,其结果是随着外加电压的增大,电子的平均漂移速度反而减小。在耿氏二极管两端加电压,当管内电场E略大于ET(ET为负阻效应起始电场强度)时,由于管内局部电量的不均匀涨落(通常在阴极附近),在阴极端开始生成电荷的偶极畴;偶极畴的形成使畴内电场增大而使畴外电场下降,从而进一步使畴内的电子转入高能谷,直至畴内的电子全部进入高能谷,畴不再长大。此后,偶极畴在外电场作用下以饱和漂移速度向阳极移动直至消失。而后整个电场重新上升,再次重复相同的过程,周而复始地产生畴的建立、移动和消失,构成电流的周期性振荡,形成一连串很窄的电流,这就是耿氏二极管的振荡原理。耿氏二极管的工作频率主要有偶极畴的渡越时间决定。实际应用中,一般将耿氏管装在金属谐振腔中做成振荡器,通过改变腔体内的机械调谐装置可在一定范围内改变耿氏振荡器的工作频率。微波介质特性的测量谐振腔是两端封闭的金属导体空腔,具有储能、选频等特性。常见的谐振腔有矩形和圆柱形两种,本实验采用反射式矩形谐振腔。谐振腔有载品质因数可由Q=(1)测定。其中f0为谐振腔谐振频率,f1、f2分别为半功率点频率。如果在矩形谐振腔内插入一圆柱形样品棒,样品在腔中电场的作用下就会被极化,并在极化的过程中产生能量损失。因此,谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。根据电磁场理论,电介质在交变电场的作用下,存在转向极化,且在极化时存在驰豫,因此它的介电常数为复数:=r0=0(-j).(2)式中为复介电常数,0为真空介电常量,r为介质材料的复相对介电常量,、 分别为复介电常量的实部和虚部。由于存在驰豫,电介质在交变电场的作用下产生的电位移滞后一个相位角*,且有tg=/.(3)因为电介质的能量损耗与tg成正比,因此tg也称为损耗因子或损耗角正切。如果所用样品体积远小于谐振腔体积,则可认为除样品所在处的电磁场发生变化外,其余部分的电磁场保持不变,因此可用微扰法处理。选择TE10p(p为奇数)的谐振腔,将样品置于谐振腔内微波电场最强处而磁场最弱处,即x=a/2,z=l/2处,且样品棒的轴向与y轴平行。假设介质棒是均匀的,而谐振腔的品质因数又较高,根据谐振腔的微扰理论可得下列关系式= -2(-1),= 4 。(4)由此可求得=+1, =其中f0、fs分别为谐振腔放入样品前后的谐振频率,V0、Vs分别为谐振腔体积和样品体积,(1/QL)为样品放入前后谐振腔有载品质因数的倒数的变化,即。QL0、QLS分别为样品放入前后的谐振腔有载品质因数。 薂蚈羅膈薁螀螈肃薀蒀羃聿膇蚂螆羅膆螅肂芄膅蒄袅膀膄薆肀肆膄虿袃羂芃螁蚆芁节蒁袁膇芁薃蚄膃芀螅罿聿艿蒅螂羅芈薇羈芃芈蚀螁腿芇螂羆肅莆蒂蝿羁莅薄羄袇莄蚆螇芆莃蒆肃膂莂薈袅肈莂蚁肁羄莁螃袄节莀蒂蚇膈葿薅袂肄蒈蚇蚅羀蒇莇袀羆蒆蕿蚃芅蒆蚁罿膁蒅螄螁肇蒄蒃羇羃蒃薆螀节薂蚈羅膈薁螀螈肃薀蒀羃聿膇蚂螆羅膆螅肂芄膅蒄袅膀膄薆肀肆膄虿袃羂芃螁蚆芁节蒁袁膇芁薃蚄膃芀螅罿聿艿蒅螂羅芈薇羈芃芈蚀螁腿芇螂羆肅莆蒂蝿羁莅薄羄袇莄蚆螇芆莃蒆肃膂莂薈袅肈莂蚁肁羄莁螃袄节莀蒂蚇膈葿薅袂肄蒈蚇蚅羀蒇莇袀羆蒆蕿蚃芅蒆蚁罿膁蒅螄螁肇蒄蒃羇羃蒃薆螀节薂蚈羅膈薁螀螈肃薀蒀羃聿膇蚂螆羅膆螅肂芄膅蒄袅膀膄薆肀肆膄虿袃羂芃螁蚆芁节蒁袁膇芁薃蚄膃芀螅

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论