Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
генераторов ОНОЗ, возникающий за счет флуктуации параметров v(E). Было
показано, что, как и для генераторов, работающих в пролетных режимах, ЧМ
шум пропорционален квадрату частоты генерации. Механизм шумов генераторов
ОНОЗ, связанный с флуктуациями относительной концентрации электронов, в
верхней и нижней долинах, был рассмотрен также в работе {34].
Фазовая синхронизация генератора ОНОЗ была экспериментально исследована в
работе [32].
При собственной частоте генерации
208
диода порядка 50 ГГц полоса фазовой синхронизации изменялась от 7 до 100
МГц в зависимости от напряжения смещения и механической настройки.
Мощность синхронизирующего сигнала менялась от -05 до -16 дБм при
собственной генерирующей мощности -10 дБм. В исследованных режимах
эквивалентная добротность резонатора изменялась от 100 до 1'200. Поэтому,
к сожалению, по приведенным в работе [32] данным, нельзя оценить
зависимость синхронизирующей мощности от полосы синхронизации.
Как отмечается в работе [28], для фазовой синхронизации генераторов,
работающих в релаксационном режиме ОНОЗ, может потребоваться значительно
меньшая мощность синхронизирующего сигнала, чем для обычных генераторов
ОНОЗ. Это связано с низким значением эквивалентной нагруженной
добротности при работе в релаксационном режиме. Заметим, однако, что
низкая величина эквивалентной добротности злечет за собой увеличение
урознг шумов генератора.
9.4.5. Процесс возбуждения колебаний в режиме ОНОЗ
Как уже отмечалось выше, для возбуждения колебаний в режиме ОНОЗ
необходимо, чтобы в полости резонатора установилась достаточно большая
амплитуда колебаний. Поэтому ввод в режим ОНОЗ является самостоятельной и
достаточно сложной задачей. К настоящему времени предложено три основных
способа ввода диода в режим ОНОЗ [33, 35]. Один из способов состоит в
том, чтобы использовать гармоники крутого фронта импульса напряжения,
подаваемого на диод при включении. Однако при таком способе возможен
быстрый выход диодов из строя [36].
При другом способе в резонаторе вначале возникают колебания на пролетной
частоте благодаря периодическому пробегу доменов сильного поля, т. е.
диод работает в одном из пролетных режимов. При этом в полости резонатора
постепенно устанавливается переменное лоле за счет высших гармоник тока.
Когда амплитуда этих колебаний достигает величины, превышающей разность
Ео-Et (рис. 9.1), диод переходит в режим ОНОЗ. Для того чтобы
rh
Рис. 9.10. Принципиальная конструктивная схема ввода в режим ОНОЗ,
использующая запаздывание в подключении полной нагрузки диода [35]:
/ - диод Ганна; 2 -* вывод, через который на диод подается напряжение; 3
- тонкая регулировка частоты; 4 - устройство настройки для волн типа Е-Н;
5 - короткозамыкаю-щий поршень; в - шлейф; 7 - нагрузка.
осуществить такой способ ввода в режим ОНОЗ, необходимо, чтобы резонатор,
помимо большой добротности на частоте режима ОНОЗ, обладал также
достаточной добротностью на частоте ганновских колебаний [33]. Важным
недостаткам такого способа, особенно существенным при вводе в режим ОНОЗ
диодов большой мощности (диодов с большой длиной и концентрацией
носителей), является возможность выхода диодов из строя в результате
пробоя в домене [8] и возникновения S-образ-ного сопротивления (гл. 7).
Опасность выхода диодов из строя уменьшается, если ввод в режим ОНОЗ
происходит достаточно быстро. Быстрое нарастание амплитуды переменного
поля в резонаторе обеспечивается, например, прц работе в релаксационном
режиме ОНОЗ [18, 2(r)].
При третьем способе ввода в режим ОНОЗ 1[35] в течение очень короткого
времени после подачи постоянного напряжения смещения резонатор нагружают
слабо. Благодаря этому колебания в контуре успевают достаточно сильно
нарасти за время, малое по сравнению со временем образования домена, и
диод начинает работать в режиме ОНОЗ. После этого к диоду подключается
полная нагрузка. Такой способ ввода может быть конструктивно осуществлен,
если между диодом и нагрузкой помещена вспомогательная длинная линия
длиной в половину волны, соответствующей колебаниям в режиме ОНОЗ [35].
Импеданс этой вспомогательной линии Zo должен лежать в определенных
пределах Z0"3...5 Ro (где Ro - сопротивление диода в слабом поле).
При меньших значениях Z0 генератор ОНОЗ будет перегружен в стационарном
режиме. При слишком больших значениях Zq уменьшается частота генерации в
режиме ОНОЗ. Принципиальная конструктивная схема соответствующего
устройства показана на рис. 9.10. Вспомогательная длинная линия
образована в этой схеме шлейфом и нижней стенкой волновода.
9.5. Гибридный режим работы генераторов Ганна
Очень часто считают, что принципиальное отличие режима ОНОЗ от ганновских
(пролетных) режимов генерации состоит в том, что в режиме ОНОЗ частота
генерации слабо зависит от длины диода. Однако такая точка зрения
совершенно неправильна. Действительно, как показано в гл. 8, частота
генерации слабо зависит от длины диода 14-163 • 209
