Mis on Gunn-dioodosstsillaator?

Mis on Gunn-dioodi ostsillaator?

Gunn-dioodi ostsillaator

Gunn-dioodi ostsillaator (tuntud ka kui Gunn-ostsillaator või ülekandetud elektroni seadme ostsillaator) on odav mikrokiirguse allikas ja selle peamiseks komponendiks on Gunn-diood või ülekandetud elektroni seade. Nad täidavad sarnast funktsiooni nagu refleksi-klistroni ostsillaatorid.

 Gunn-ostsillaatorites asetatakse Gunn-diood rezonantskammisse. Gunn-ostsillaator koosneb kahest peamisest komponendist: (i) DC-pinge ja (ii) sintoniseerimiskring.

Kuidas töötab Gunn-diood ostsillaatorina DC-pingena

Gunn-dioodis suureneb kulutus alguses, kui rakendatav DC-pinge tõuseb, kuni see jõuab künnispingeni. Sellest punktist edasi väheneb kulutus, kui pinge jätkab kasvamist kuni murdupingeni. Tipp ja lõpp selles käitumises moodustavad negatiivse vastuse piirkonna.

Gunn-dioodi võime näidata negatiivset vastust, kombinatsioonis tema ajastuse omadustega, lubab tal toimida ostsillaatorina. See juhtub, kuna negatiivne vastus vastandub tegeliku vastusega ringis, lubades optimaalset kulutuse voolu.

See viib järgmise kontrolliga pideva ostsillatsiooni tekkimiseni, kuid nende ostsillatsioonide amplituud on piiratud negatiivse vastuse piirkonna piirides. 

Sintoniseerimiskring

Gunn-ostsillaatorite puhul sõltub ostsillatsioonifrekvents peamiselt Gunn-dioodi keskmisest aktiivsest kihist. Kuid resonaantset frekvents saab väliselt sintoniseerida nii mehaanilisel kui ka elektroonilisel viisil. Elektroonilise sintoniseerimiskringu korral saab kontrolli tuua kasutades lainevodi, mikrokiirgu kammrit, varaktordioodi või YIG-kera.

Siin paigutatakse diood kammri sisse selliselt, et see nullib resonaatori kahjuliku vastuse, toodetes ostsillatsioone. Teisalt, mehaanilise sintoniseerimise korral muutub kammri suurus või magnetväli (YIG-keral) mehaaniliselt, näiteks justeerimisveeruga, et sintoniseerida resonaantset frekvents.

Nende tüübi ostsillaatorid kasutatakse mikrokiirguse frekventside genereerimiseks, mis ulatuvad 10 GHz-st mõni THz-ni, sõltuvalt resonaantkammri mõõtmetest. Tavaliselt on koaksiaalne ja mikrostriip/plaanaripõhine ostsillaatoridisainidel madal võimsusfaktor ja need on temperatuuri suhtes vähem stabiilsed.

 Teisalt, lainevodi ja dielektriilresonaatori stabiliseeritud kringidisainidel on suurem võimsusfaktor ja neid saab soojuslikult stabiilseks teha, väga lihtsalt.Joonis 2 näitab koaksiaalresonaatoripõhise Gunn-ostsillaatori, mida kasutatakse 5 kuni 65 GHz vahemiku frekventside genereerimiseks. Siin, kui rakendatav pinge Vb muutub, siis Gunn-dioodi poolt tekitatud fluktuatsioonid liiguvad kammri mööda, peegeldudes selle teisest otsast ja jõudes tagasi oma alguspunktini aja jooksul t, mis on antud valemiga

Kus, l on kammri pikkus ja c on valguse kiirus. Sellest saab tuletada Gunn-ostsillaatori resonaantfrekventsivalemi kui

kus, n on poollainete arv, mis mahduvad kammris antud frekvensile. See n ulatub 1-st l/ct d-ni, kus td on aeg, mille jooksul Gunn-diood reageerib rakendatava pingele toodud muutustele.

Siin ostsillatsioonid algavad, kui resonaatori laadi on veidi suurem kui seadme maksimaalne negatiivne vastus. Järgmisena kasvavad need ostsillatsioonid amplituudis, kuni Gunn-dioodi keskmine negatiivne vastus muutub võrdne resonaatori vastusega, pärast seda saab jätkuvaid ostsillatsioone. 

Lisaks on nende tüübi rahuldamiskeskmised ostsillaatorid suurte amplituudiga signaalide tõttu Gunn-dioodi kõrgete amplituudiga signaalide eest hoidmiseks ühendatud suur kapatsitor. Lõpuks on vaja märkida, et Gunn-dioodi ostsillaatorid kasutatakse laialdaselt raadiosaadetite ja -võtjate, kiirusdetektorite, parameetriliste tugevdamiste, radarallikate, liiklust jälgiva sensorite, liikumisdetektorite, kaugtundlike vibratsioonidetektorite, pöörlemiskiiruse tasakütjetehnike, niiskuse sisalduse jälgija, mikrokiirgusüsteemide (Gunnplexerite) ja automaatsete uksekavete, röövlarmide, politsei radari, laiwifi LAN-ide, kokkupõrke vältimissüsteemide, absoluutsete lukspilkade, jalgratturite ohutussüsteemide jms.