西电微波电子线路大作业(共12页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上微波电子线路大作业姓名:班级: 学号:一 肖特基势垒二极管与混频器1 肖特基势垒二极管利用金属与半导体接触形成肖特基势垒构成的微波二极管称为肖特基势垒二极管。这种器件对外主要呈现非线性电阻特性,是构成微波混频器、检波器和微波开关等器件的核心元件。目前绝大多数混频器都采用肖特基势垒二极管,因为肖特基势垒二极管的耗尽电容比PN结电容小的多,因此肖特基势垒二极管更适合微波频率下工作。肖特基势垒二极管的等效电路如右图所示:肖特基二极管作为非线性电阻应用时,除结电容之外,其他都是寄生参量,会对电路的性能造成影响,应尽量减小它们本身的值,或在微波电路设计时,充分考虑这些寄生参量的
2、影响。一般地,肖特基势垒二极管的伏安特性可以表示为: 对于理想的肖特基势垒,;当势垒不理想时,,点接触型二极管,面结合型二极管。 如下图是肖特基势垒二极管的伏安特性曲线:肖特基势垒二极管特性参量:1) 截止频率2) 噪声比(理想情况下)3) 中频阻抗 4) 变频损耗 2 混频器微波混频器的核心元件是肖特基势垒二极管。混频机理是基于肖特基势垒二极管结电阻的非线性管子在偏压和本振的激励下,跨导随时间变化,加上信号电压后出现一系列频率成分的电流,用滤波器取出所需中频即可。描述二极管混频器的混频过程,需要建立一个等效电路。由于混频二极管是一个单向器件,不仅与和差拍产生新的频率,而其电流在一定的阻抗上所
3、建立起的电压也会反过来加到二极管上该电压与和差拍,也产生新的频率。混频器等效电路如右图所示:信频、中频和镜频电流的幅值为:由等效电路可以求出变频损耗。微波混频器的作用是将微波信号转换为中频信,频率变换后的能量损耗即为变频损耗。变频损耗主要包括三部分:(1) 由寄生频率产生的净变频损耗。(2) 由混频二极管寄生参量引起的结损耗。(3) 混频器输入/输出端的失配损耗。结论;混频器的变频损耗载镜频开路时变频损耗最低,镜频匹配时变频损耗最高。变频损耗与本振功率有关,在最佳本振功率时,变频损耗最低。如下图所示:微波混频器的基本电路包括单端混频器、平衡混频器和双平衡混频器。为了保证有效地进行混频,微波混频
4、器的基本电路都应满足以下几项主要原则:1、信号功率和本振功率都应能同时加到二极管上,二极管要有直流通路和中频输出回路;2、二极管和信号回路应尽可能做到匹配,以便获得较大的信号功率;3、本机振荡器与混频器之间的耦合应能调节,以便选择合适的工作状态;4、中频输出端应能滤掉高频信号。二 变容管和变容管上变频器1 变容管变容管:PN结的结电容(主要是势垒电容)随着外加电压的改变而改变,利用了这一特性可以构成变容二极管(简称为变容管)。变容管可以构成参量放大器、参量变频器、参量倍频器(谐波发生器)、可变衰减或调制器等。等效电路如右图:其结电容与偏压的关系图:结电容可以表示为以下普遍形式: 式中:m称为结
5、电容非线性系数,取决于半导体中参杂浓度的分布状态。变容管参数(1) 品质因数Q (2) 截止频率 fc (3) 反向击穿电压VB 表示反向电压承受限.规定VB为反向电流为1uA对应的反偏电压值.使用时电压波动范围为VBVS .(4) 自谐振频率串联自谐振频率 fsr 并联自谐振频率 fpr2 变容管上变频器功率上变频器的分析方法有电荷分析法和谐波平衡法两种,电荷分析法是属于早期采用的方法。假设二极管上的激励电荷为 式中:假定t=0时初相位均相同。流过二极管的电流为 为求的二极管上的电压u(t),应先推导出变容管上的电荷-电压(q-u)特性。根据变容管原理,利用 关系求得电容上存储的电荷为 于是
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- 微波 电子线路 作业 12
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