Ano ang isang Gunn Diode Oscillator?

Ano ang Gunn Diode Oscillator?

Gunn Diode Oscillator

Ang Gunn Diode Oscillator (kilala rin bilang Gunn oscillator o transferred electron device oscillator) ay isang mura at mapagkukunan ng microwave power at binubuo ng Gunn diode o transferred electron device (TED) bilang pangunahing komponente. Ito ay gumagampan ng katulad na tungkulin ng Reflex Klystron Oscillators.

Sa mga Gunn oscillator, ang Gunn diode ay ilalagay sa isang resonant cavity. Ang isang Gunn oscillator ay binubuo ng dalawang pangunahing komponente: (i) DC bias at (ii) tuning circuit.

Kung Paano Gumagana ang Gunn Diode bilang Oscillator DC Bias

Sa isang Gunn diode, habang tumaas ang inilapat na DC bias, unti-unting tataas ang current hanggang ito ay umabot sa threshold voltage. Pagkatapos nito, bababa ang current habang patuloy na tumaas ang voltage hanggang sa breakdown voltage. Ang bahagi mula sa peak hanggang sa valley sa pag-uugali na ito ay nagbibigay ng tinatawag na negative resistance region.

Ang kakayahang ipakita ng Gunn diode ng negative resistance, kasama ang mga katangian nito sa timing, nagbibigay-daan para itong makapagtungkulin bilang oscillator. Ito ay dahil ang negative resistance ay kontra-aksiyon sa anumang aktwal na resistance sa loob ng circuit, na nagpapahintulot ng optimal na pagtakbo ng current.

Ito ay nagdudulot ng paglikha ng walang humpay na oscillation basta't pinapanatili ang DC bias, bagaman ang amplitude ng mga oscillation na ito ay limitado sa mga hangganan ng negative resistance region. 

Tuning Circuit

Sa kaso ng mga Gunn oscillator, ang frequency ng oscillation ay depende sa panggitna ng aktibong layer ng gunn diode. Gayunpaman, ang resonant frequency ay maaaring i-tune nang eksternal sa pamamagitan ng mekanikal o elektrikal na paraan. Sa kaso ng electronic tuning circuit, ang kontrol ay maaaring gawin gamit ang waveguide o microwave cavity o varactor diode o YIG sphere.

Dito, ang diode ay nakalagay sa loob ng cavity nang paraan na ito ay kansela ang loss resistance ng resonator, na nagpapagawa ng oscillations. Sa kabilang banda, sa kaso ng mechanical tuning, ang laki ng cavity o magnetic field (para sa YIG spheres) ay ibinabago nang mekanikal, tulad ng pamamaraan ng adjusting screw, upang i-tune ang resonant frequency.

Ang mga uri ng oscillator na ito ay ginagamit para lumikha ng microwave frequencies na nasa rango mula 10 GHz hanggang ilang THz, depende sa dimensyon ng resonant cavity. Karaniwan, ang mga disenyo ng oscillator na batay sa coaxial at microstrip/planar ay may mababang power factor at mas kaunti ang stability sa temperatura.

Sa kabilang banda, ang mga disenyo ng waveguide at dielectric resonator stabilized circuit ay may mas mataas na power factor at maaaring gawing thermally stable, nang madali.Ang Figure 2 ay nagpapakita ng coaxial resonator based Gunn oscillator na ginagamit para lumikha ng frequencies na nasa rango mula 5 hanggang 65 GHz. Dito, habang ibinabago ang inilapat na voltage Vb, ang mga fluctuation na dulot ng Gunn diode ay tumatakbo sa loob ng cavity, na sumasalamin mula sa kabilang dulo at bumabalik sa kanilang simula pagkatapos ng oras na t na binigay ng

Kung saan, l ang haba ng cavity at c ang bilis ng liwanag. Mula dito, ang equation para sa resonant frequency ng Gunn oscillator ay maaaring dedusyon bilang

kung saan, n ang bilang ng half-waves na maaaring pasok sa cavity para sa isang ibinigay na frequency. Ang n ay nasa rango mula 1 hanggang l/ct d kung saan td ang oras na kinakailangan ng gunn diode upang tumugon sa mga pagbabago sa inilapat na voltage.

Dito, ang mga oscillation ay sinisimulan kapag ang loading ng resonator ay kaunti pa lamang mas mataas kaysa maximum negative resistance ng device. Pagkatapos, ang mga oscillation ay tumataas sa termino ng amplitude hanggang sa ang average negative resistance ng gunn diode ay maging pantay sa resistance ng resonator, pagkatapos noon, maaari nang makakuha ng sustained oscillations. 

Karagdagan pa, ang mga ganitong uri ng relaxation oscillators ay may malaking capacitor na konektado sa gitna ng gunn diode upang maiwasan ang pag-sunog ng device dahil sa mga signal na may malaking amplitude.Sa huli, dapat tandaan na ang Gunn diode oscillators ay malawakang ginagamit bilang radio transmitters at receivers, velocity-detecting sensors, parametric amplifiers, radar sources, traffic monitoring sensors, motion detectors, remote vibration detectors, rotational speed tachometers, moisture content monitors, microwave transceivers (Gunnplexers), at sa kaso ng automatic door openers, burglar alarms, police radars, wireless LANs, collision avoidance systems, anti-lock brakes, pedestrian safety systems, atbp.