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Theoretical analysis of coupled oscillator array using resonant tunneling diodes in subterahertz and terahertz range

机译：太赫兹和太赫兹范围内使用谐振隧穿二极管的耦合振荡器阵列的理论分析

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摘要

Power combining with array configuration is an effective method for high output power in oscillators with resonant tunneling diodes (RTDs) in subterahertz and terahertz range. In this paper, output power and stability are analyzed for coupled oscillator array of RTDs. The coupled van der Pol equations are derived from the equivalent circuit for two-element oscillator arrays at first, and the condition in which only the fundamental oscillation mode stably oscillates is shown. The oscillation frequency of the array is single due to the mutual injection locking even if the individual frequencies of oscillator elements are different. Minimum difference between the individual frequencies to keep the mutual injection locking is analyzed. Experimental results are explained with theory. The analysis is extended to multielement oscillator arrays, and characteristics of oscillation modes, stability, combined output power, and locking range of the frequency difference between the elements are obtained. Theoretical combined output power increases with element number in proportion roughly to square of the element number if the frequency difference between the elements is small, and decreases with frequency difference. Different array configurations for stable and high-power operation are also discussed briefly.
机译：功率与阵列配置相结合是有效的方法，可在具有太赫兹和太赫兹范围内的谐振隧穿二极管（RTD）的振荡器中获得高输出功率。在本文中，分析了RTD耦合振荡器阵列的输出功率和稳定性。首先，从二元振荡器阵列的等效电路导出耦合的范德波尔方程，并且示出了仅基本振荡模式稳定振荡的条件。由于相互注入锁定，即使振荡器元件的各个频率不同，阵列的振荡频率也是单一的。分析了各个频率之间的最小差异，以保持相互注入锁定。实验结果用理论解释。将分析扩展到多元素振荡器阵列，并获得振荡模式，稳定性，组合输出功率以及元件之间频率差的锁定范围的特性。如果元件之间的频率差很小，则理论组合输出功率随元件数的增加大致与元件数的平方成比例，而随着元件数的频率差减小。还简要讨论了用于稳定和高功率运行的不同阵列配置。

著录项

  • 来源
    《Journal of Applied Physics》 |2008年第12期|738-746|共9页
  • 作者

    M. Asada; S. Suzuki;

  • 作者单位
  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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