硅三極管微波振蕩器是微波通信和測量中十分重要的部件,它的主要特點是調頻噪聲與相位噪聲低、頻率溫度穩定性高,其成就可大致分兩個方面,即高性能三極管介質諧振振蕩器(DRO)和超小型的微波單片集成電路壓控振蕩器(MMIC VCO)。
(1)高性能三極管DRO:在L~S 波段,前期發展起來的三極管與微帶線混合集成的所謂固態微波源,適應了當時設備減體減重的迫切需要,蓬勃發展起來,甚至今天還在使用著。但是這種振蕩器的微帶諧振器品質因數低,以至在不太寬溫度范圍內(-10~55℃),頻率穩定度大致只能達到±5×10-3,即便經溫度補償,也不過在大約 ±2×10-3~±5×10-4范圍。
高Q介質諧振蕩器(DR)的出現,促進了微帶線混合集成微波振蕩器的發展,使其主要性能指標有較大的提高。近年來已經達到比較高的水平。在-5~85℃寬溫度范圍內,頻率溫度穩定性可達到±5×10-3~ ±1×10-5。與FET管微波振蕩源相比,相位噪聲也是最低的。例如在10GHz,10kHz頻偏下,相位噪聲可達到-120dBc/Hz,在100kHz頻偏下,可達-100~110dBc/Hz,比穩定的FET振蕩器的相位噪聲要好5~10dB。
這類微波振蕩器將隨著HBT的發展,不斷向更高的頻率(如毫米波)方向發展,形式多樣、性能優良、價格低廉,在軍民產品中都有較強的生命力。
(2)MMIC VCO超小型微波源:第二個發展成就是超小型微波振蕩器方面。MMIC VCO的結構特點是由單片集成電路結合改進型的帶狀線腔體及采用CAD的溫度補償電路而組成,屬微組裝產品。其性能為超小型,電參數指標比較好,可靠性高,一致性好,便于大規模系列化生產,因此價格低廉。在無繩電話等一系列民用產品中普遍被采用。
MMIC VCO的又一應用是構成小型、高穩定度的微波鎖相振蕩器。將晶體標準源、鑒相器、壓控振蕩器等整個鎖相環路混合集成為一整體。一體化的恒溫措施,或數字環路控制,使鎖相源的主要性能指標之一的長期穩定度達±2×10-8/日到±5×10-11/日。對于在S波段這樣高的指標和超小型要求,相同波段的波導腔振蕩器和介質腔振蕩器是不能勝任的,而MMIC VCO則表現出了突出的優越性。
此外,隨著HBT的發展,近來也出現了以HBT管構成的HBT VCO,它是MMIC的一種寬壓控范圍的VCO。電調電壓0.4~25V,頻率變化范圍為7~15GHz,輸出功率為9dBm,功率5~15mW,頻偏100kHz下全頻段相位噪聲小于-75dBc/Hz。連同緩沖放大級在內,制作在0.8x1mm2的片子上。此例也是硅三極管寬壓控范圍振蕩器MMCI特性的典型代表。