技术资料：《STUDY OF STEP RECOVERY DIODE FREQUENCY MULTIPLIER CHARACTERISTICS 》
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日期：2025-01-25
Step-Recovery Diodes(阶跃恢复二极管介绍)
步进恢复二极管（SRD）概述
步进恢复二极管（SRD），也称为快恢复二极管或snappy二极管，利用电容变化来生成谐波。与变容二极管类似，SRD在正向偏置时储存电荷，并在二极管放电时迅速切换到高阻抗状态。通过调整乘法器，使得二极管在反向电流最大时切换，从而在每个激发周期内产生一个大而短暂的电压脉冲。这种脉冲序列富含谐波内容，仅需过滤即可获得谐波输出。SRD乘法器主要用于在高功率水平下进行高次谐波倍增。
SRD与变容二极管的区别
SRD与变容二极管的主要功能区别在于，SRD几乎完全通过扩散电荷储存来获得其电容变化，而p+n变容二极管的操作依赖于在整个正向和反向电压范围内的逐渐电容变化，而不是高度依赖于高扩散电容。
SRD的工作原理
SRD的工作原理是通过在每个输入电压周期内生成一个非常快速的电压脉冲，然后将这个脉冲应用到滤波器上，将其转换为正弦波输出电压。SRD乘法器不需要中间频率器，可以实现大约1/n的转换效率，其中n是谐波数。然而，它们是窄带组件，输出频率限制在大约20 GHz以下。
SRD乘法器的设计示例
设计SRD乘法器时，最重要的是选择适当的二极管和适当的阻尼因子。例如，设计一个从1 GHz激励产生4 GHz、20 mW输出的SRD乘法器，需要确保二极管的复合时间远大于输入激励的周期，理想脉冲长度为输出频率的一半周期。二极管的过渡时间必须远短于这个理想脉冲长度，大约在70到100皮秒之间。
SRD乘法器的输入阻抗
在设计SRD乘法器时，需要考虑二极管的反向电容Cd，以获得合理的输入阻抗。例如，选择Cd = 1.0 pF和阻尼因子ς = 0.5，可以得到一个较低但合理的输入阻抗值Zin(ω1) = 4.2 + j 6.0。
通过上述信息，我们可以了解到SRD的工作原理、与变容二极管的区别、以及如何设计SRD乘法器。
振荡器-缓冲功率放大器部分包含三个有源晶体管级，它们生成一个由晶体控制的频率为116.77 MHz的信号，并将其放大到2.5瓦的功率水平。 振荡器采用Colpitts配置，使用Fairchild FV-918晶体管。振荡器的基极通过电容C3接地旁路。振荡器的谐振电感L2并联了一个电阻R7，以降低Q值。振荡器与一个L网络匹配到50欧姆。 缓冲放大器使用RCA 2N 5090晶体管，在中性化共射配置下工作。该级的增益为14 dB，当由振荡器的10毫瓦驱动时，输出功率为260毫瓦。通过使用测试点，中性化变得直接且简单。中性化的缓冲级减少了输出负载变化对振荡器的影响。 功率放大器级同样使用RCA 2N 5090晶体管，在未中性化的共射配置下工作。输入匹配电路是一个T网络，输出匹配电路是一个L网络。这一级提供了10 dB的功率增益，以116.77 MHz的频率向50欧姆负载提供2.5瓦的输出功率。
MULTIPLIER X9 MULTIPLIER X9 是一个倍频器，它将输入频率的信号乘以9。具体来说，振荡器缓冲放大器提供2瓦特的输出功率，频率为116.77 MHz，以驱动X9倍频器。该倍频器使用步进恢复二极管（Step Recovery Diode, SRD）生成第九次谐波，频率为1050.93 MHz。该倍频器的功率效率为17.5%，从而产生350毫瓦的输出功率。 在设计上，选择步进恢复二极管时考虑了所需的输出功率、输入和输出频率以及二极管的反向偏置电容。电路图中，步进恢复二极管型号为HPA 0320。 此外，文档中还提到了与X9倍频器相关的机械布局图和L波段放大器的原理图。例如，图6展示了X9倍频器的机械布局。 文档中还提到了其他与X9倍频器相关的组件，例如射频扼流圈、变容二极管、分支线耦合器、电感器和滤波器等。 
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