（2）传输式谐振腔的谐振曲线
谐振腔工作时，在谐振腔两端各开一孔，一个孔输入频率可变的讯号，以激励谐振腔，另一孔用以取出腔内一部分能量并经检波器到指示器，这样能作出如图3-0-20所示的谐振曲线。图中
为传输式谐振腔的传输系数。同样可以证明：谐振腔的有载品质因数相应于谐振曲线的中心频率与半功率点的宽度比，即
图3-0-20
（四）、微波振荡器
常用的微波振荡器有反射式速调管振荡器、磁控管振荡器和微波半导体振荡器。随着电子技术特别是空间技术的发展，迫切需要小型化、高稳定性和高可靠性的微波源，这大大促进了微波固态源的研究和发展。在这里我们介绍常用的一种：体效应二极管振荡器。
（一）体效应振荡器的工作原理
体效应振荡器主要由体效应二极管和谐振腔两部分构成。它是利用体效应二极管的负阻特性，通过偶极畴的运动形成振荡电流，从而实现微波振荡的。
1. 体效应二极管的负阻特性
体效应二极管是利用半导体材料（如N型砷化镓）构成的无结器件。实验发现：当加于体效应管上的电压升至某一临界值UT（称为阈值电压）后，随着电压进一步增高，电流反而减小（如图3-0-21），呈现负阻效应。此负阻特性即为体效应振荡器工作原理的理论基础，可用转移电子理论解释。
图3.0-21
砷化镓的能带结构如图3.0-22所示，N型砷化镓具有双能谷结构：最低能量的主谷及附近的一个子谷，如图3-0-22中横坐标是波数
，旁边所注明的
表示晶格的方向，纵坐标表示能量。由于主谷尖锐，电子有效质量小，
（
为自由电子质量）。电子迁移率比较大，
。而子谷平坦电子有效质量大，
，电子迁移率比较小，
，低能量的电子不能从主谷跃迁到子谷中去，但是如果外电场供给电子能量，当电场大到某个数值时，就有电子从主谷跃迁到子谷中去。由此可以得出砷化镓晶体中的电子漂移速度与电场之间的关系曲线如图3-0-23。图中纵坐标是电子漂移速度，横坐标是砷化镓中的电场。随着电场的增加，电子从电场获得更多的能量，当它超过0.36ev时，电子就会从主谷跃迁到子谷中去，相应的电场Eth叫做阈值电场。当电场再增加时，越来越多的电子从主谷跃迁到子谷中去。由于子谷的电子迁移率比主谷的电子迁移率小得多，所以，这部分的电子漂移速度很低，结果是随着子谷中电子数的增加（即随着电场的增加），而总的电子平均漂移速度反而减少了。意味着
下降，或微分电导率为负值，这就是砷化镓的负阻效应。
图3.0-22
图3-0-23
图3.0-23
2．微波振荡的物理过程
在图3-0-24所示的砷化镓晶体管中，若存在某种掺杂的不均匀性，例如在
处有一个小的低掺杂区（如图（b）），则在该处将形成高阻区。当二极管两端施加电压时，该区内的电场将比区外高。随外加电压的增加，高阻区的电场首先超过阈值ET（和UT相对应），如图（c），则部分电子就会由能谷1转移到能谷2，形成两类平均漂移速度不同的电子，高阻区内电子平均漂移速度比区外小，于是在电子向阳极漂移过程中，高阻区靠近阳极的一端会产生电子“抽空”现象，形成正离子区；而靠近阴极的一端则出现电子的积累。从而组成了一个空间电荷偶极层，称为偶极畴，如图（d）所示。由于畴内正负电荷所产生的电场与外电场方向一致，于是畴内总电场高于畴外电场，所以又称为高场畴。在外加电压一定、器件长度L一定时，畴内电场升高，畴外电场必定相应地下降。这样，畴外电场一般不可能再超过阈值。因此，在体效应管内一般只形成一个高场畴。当畴内电场处于ET<E<Eb（Eb和Ub相对应）范围内时，畴内电子平均漂移速度随电场增加而逐渐降低，这就使畴内正负电荷积累越来越多，畴进一步长大。但畴的生长不会无限止地进行下去。随着畴内电场的增强、畴外电场的降低，畴内的电场将超出负阻区（即E>Eb），电子平均漂移速度开始上升，而畴外电子平均漂移速度继续下降，当下降到一定程度时，畴内外电子平均漂移速度相等，畴停止生长达到稳定，形成一个稳定畴，如图（e）。此后畴内外电子以相同的平均漂移速度向阳极运动，稳态畴也以恒定的速度向阳极漂移。稳态畴达到阳极后，为阳极所吸收而消失，如图（f），这时在外电路形成电流突变，管内电场又恢复到初始状态，新畴又立刻在x0处重新形成。这样周而复始，就形成了体效应管内的振荡电流。
振荡电流的频率由下式决定
f =
式中，TD是高场畴的渡越时间，L是样品的长度，v0是畴的运动速度，也就是畴外电子的漂移速度。一般情况下振荡电流的频率可达10KMHz的数量级。
图3-0-25是边生长边向阳极运动的高场畴示意图。只要砷化镓晶体厚度L足够小，振荡频率就可以很高，从以上所述可知，构成体效应振荡器的二极管，其工作原理是基于多数载流子在单一半导体材料内的运动来产生微波振荡，所以通常称之为体效应二极管；又因为它是基于砷化镓能带结构中导带能级间电子的转移效应，因此也称为电子转移器件。
图 E-19
图3-0-24
图 3.0-25
（二）体效应振荡器的工作状态及调频机构
体效应振荡器一般有等幅、调幅、调频和扫频等四种工作状态。在此着重介绍调频状态的工作原理.
图3.0-26为机械调频振荡器电路结构示意图，该电路是采用圆柱腔作体效应管的外电路。体效应管安装于圆柱腔的一个底上，通过引线接于电源阳极（电压为14伏左右），电源阴极接于圆柱腔的腔体上；圆柱腔另一底的中心插入一个圆柱调谐杆，通过改变调谐杆插入腔内的深度来改变电容效应，从而改变工作频率。这就是机械调频的思想。图3.0-27是采用变容二极管进行窄带电调频的振荡器电路简图。它由体效应二极管、圆柱谐振腔和电调变容二极管组成。利用变容管的压容效应，通过改变电调变容管的偏置电压，来改变其节电容的大小，从而改变调谐电路的阻抗，获得振荡器频率的变化。
图3.0-26
图3.0-27