
射频振荡器是射频信号链的重要组成部分,由有源器件(如晶体管,二极管或微波管)和用于确定频率的无源谐振元件组成,主要是通过各种方式生成具有特定频率的连续谐波输出,广泛用于移动电话、GPS导航系统、无线电和测试设备等领域。今天我们主要来了解一下耿氏二极管振荡器。
耿式二极管一般用于制造高微波波段、毫米波甚至太赫兹波段的振荡器,其中砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)耿氏二极管振荡器都具有噪音低的特点,又能产生足够的功率输出,很适合毫米波雷达和成像装置。耿氏二极管多用于本机振荡器(LO)、电压控制振荡器(VCO)和功率放大器(PA),甚至用于140GHz以上的功率合成器。
机械调谐耿氏二极管波导振荡器,WR-28,中心频率 35GHz,输出功率 +15dBm,调谐范围 +/- 3GHz,UG-599/U带散热器

耿氏二极管振荡器的核心是耿式二极管,通常用半导体材料制成,这种材料能在传导带内部形成若干个彼此靠近的能量谷。
耿氏二极管器件的结构主要分为以下三种:倒装芯片器件(C~W频带);一体化散热器件(Ka~W频段);低功率器件器件(C~K频带)[4]。梯度能隙热注入技术仅能应用于GaAs一体化散热结构。
如第一代耿氏二极管就是用砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)和碲化镉(CdTe)制造的。之后制造耿氏二极管的半导体材料越来越多,包括氮化镓(GaN)、硫化镉(CdS)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)和硒化锌(ZnSe),其中砷化镓(GaAs)、氮化镓和磷化铟(InP)是耿氏二极管最常用的半导体原材料。
出于成本原因,在较高的毫米波频率上,磷化铟(InP)耿氏二极管振荡器大量取代砷化镓(GaAs)耿氏二极管振荡器,而频率较低的设备仍然使用砷化镓(GaAs)二极管。鉴于耿氏二极管振荡器的用途十分广泛,除了功率、频率、噪声以外,很多其它因素也被列入考虑范围,使得砷化镓(GaAs)的应用逐渐超过磷化铟,甚至高频段毫米波设备也是如此。