3mm波雪崩管集成振荡器设计(1)
形容了一种3mm雪崩管集成振荡器。该振荡器由雪崩二极管,微带谐振安装,鳍线过渡段组成。经过对雪崩管振荡器的实践综合,利用通路设计硬件ADS与三维仿真硬件HFSS仿真优化,设计出了效率为95GHz的雪崩管集成振荡器。
毫米波通常是指效率规模为30～300GHz的电磁波。毫米波技能通过多少十年的停滞,尤其是最近的二十年来获得了令人注目的打破,已在通信,准确制导,雷达上面宽泛运用。然而,眼前在3mm波段,海内所用的振荡器多是波导构造,其体积大,分量大,在弹载、星载和机载平台上有很多局限,因而,停滞体积更小,分量更轻,易于集成的微带集成振荡器很有多余。白文运用雪崩二极管,采取混合集成的形式设计出效率为95GHz的微带集成振荡器。1、雪崩管振荡器振荡的根本原理
雪崩二极管是碰撞雪崩渡越工夫(impactava-lancheandtransittime,IMPATT)二极管的简称。当联接适当的外通路时,能够利用管内雪崩直流电滞后效应和渡越工夫效应使其出现负阻而失掉微波振荡。图1是雪崩二极管振荡器等效通路图,图中,
Yd=Gd+jBd,为二极管的输出导纳;
Yl=Gl+jBl,为负载的输出导纳;
Гd为二极管的反照系数;
Гl为负载的反照系数。
雪崩二极管振荡器是单端口负阻振荡器,在稳固振荡状态下,应满足振幅失调条件和相位失调条件:
Gd+Gl=0,Bd+Bl=0
图1 IMPATT二极管振荡器原理图
因为振荡器通常作业在大信号状态,振荡器负导Gd在起振后有所升高,因而设计时正常取-Gd≥1.2Gl,以保障振荡器易于起振。2、雪崩二极管阻抗划算
白文所采纳的雪崩二极管除非与自身阻抗无关外还与其封装参数无关,依据图1提供的雪崩管一阶非线性模子用ADS划算失去管芯阻抗。
图2 雪崩管一阶非线性通路模子
厂家提供的各全体封装参数为:管芯库容Cd=0.2PF;封装电感LS=0.08nH;封装库容CP=0.1pF。采纳串联内容的封装通路经过c言语编程划算失去雪崩二极管的阻抗。划算得雪崩二极管阻抗在效率为95GHz时实部约为-12Ω,虚部大概为-70Ω。3、外通路的设计与仿真优化3.1、谐振器及隔直安装的设计
白文选取半跨度的开路微带线作为谐振器,依据负阻振荡器振荡实践,务求设计的外通路的阻抗满足振幅失调条件和相位失调条件。HFSS三维仿真图形及仿真优化后果如图3所示。
图3 半跨度矩形微带谐振器
更多技术文章
|
