מהו אוסילטור דיודה גאן?

מהו אוסילטור דיודה גאן?

אוסילטור דיודה גאן

אוסילטור דיודה גאן (ידוע גם כמחזור גאן או מכשיר מעבר אלקטרונים) הוא מקור זול של אנרגיה מיקרובית וכולל דיודה גאן או מכשיר מעבר אלקטרונים (TED) כרכיב העיקרי שלו. הם מבצעים תפקיד דומה לאוסילטורים קליסטרונים רפלקסיביים.

במחזור גאן, הדיודה גאן תופס מקום בחלל תהודה. אוסילטור גאן מורכב משני רכיבים עיקריים: (i) סטייה DC ו- (ii) מעגל נגינת טון.

איך עובדת דיודה גאן כאוסילטור עם סטייה DC

בדיודה גאן, ככל שהסטייה DC המושכת עולה, הזרם עולה בהתחלה עד שהוא מגיע ל tegsh hafchot. מעבר לנקודה זו, הזרם יורד בעוד ה tegsh ממשיך לעלות עד tegsh hafsaka. הקטע מהשיא לנמוך בהתנהגות זו יוצר את מה שמכונה האזור של ההתנגדות השלילית.

היכולת של דיודה גאן להראות התנגדות שלילית, בשילוב עם תכונות הזמן שלה, מאפשרת לה פעל כמו אוסילטור. זה קורה כי ההתנגדות השלילית מתנגדת לכל התנגדות אמיתית בתוך המעגל, ומאפשרת זרימה אופטימלית של הזרם.

זה מוביל לייצור של תנודות מתמשכות כל עוד הסטייה DC נשמרת, אם כי המשקל של התנודות הללו מוגבל בגבולות האזור של ההתנגדות השלילית. 

מעגל נגינת טון

במקרה של מחזור גאן, תדירות המחזור תלויה בעיקר בשכבה פעילה האמצעית של דיודה גאן. עם זאת, ניתן להתאים את תדירות התהודה באופן חיצוני, בין אם מכנית או חשמלית. במקרה של מעגל נגינת טון אלקטרוני, ניתן להשיג שליטה באמצעות שימוש במישור גלים או בחלל מיקרוב או דיודה ורקטור או כדור YIG.

כאן הדיודה מותקנת בתוך החלל בצורה שתבטל את ההתנגדות האובדנית של הרזונטור, ויוצרת תנודות. מצד שני, במקרה של נגינת טון מכנית, הגודל של החלל או השדה המגנטי (עבור כדורים YIG) משתנה מכנית באמצעות, למשל, מסמר התאמה, כדי להתאים את תדירות התהודה.

סוגים אלו של אוסילטורים משמשים לייצור תדרים מיקרובים שנעים בין 10 GHz לכמה THz, בהתאם לממדים של חלל התהודה. בדרך כלל, מערכות האוסילטור מבוססות coaxial ומיקרו-רצף/מישורי יש להם גורם כוח נמוך ולא יציבות בטמפרטורה.

מצד שני, מערכות הנעוץ והרזונטור הדיאלקטרי מאובטחות יותר בעוצמה וניתן לעשות אותן יציבות טמפרטורה בקלות רבה.איור 2 מציג אוסילטור גאן מבוסס רזונטור coaxial המשמש לייצור תדרים שנעים בין 5 ל-65 GHz. כאן, ככל שה tegsh Vb משתנה, הפרעות הנגרמות על ידי דיודה גאן נעות לאורך החלל, מוחזרות מהקצה השני שלו ומחזרות בחזרה לנקודת ההתחלה שלהם לאחר זמן t נתון על ידי

כאשר, l הוא אורך החלל ו-c היא מהירות האור. מכאן ניתן להסיק את המשוואה לתדירות התהודה של אוסילטור גאן כ-

כאשר, n הוא מספר חצי גליים שיכולים להתאים לחלל עבור תדר נתון. n נע בין 1 ל-l/ct d כאשר td הוא הזמן שנדמה לדיודה גאן להגיב לשינויים tegsh המושך.

כאן התנודות מתחילות כאשר העומס של הרזונטור מעט גבוה מההתנגדות השלילית המירבית של המכשיר. אז, התנודות צומחות מבחינת המשקל עד שהתנגדות השלילית הממוצעת של דיודה גאן הופכת להיות שווה להתנגדות של הרזונטור, ואחר כך ניתן לקבל תנודות מתמשכות. 

בנוסף, סוגים אלו של אוסילטורים של ריחוק כוללים קפוציטור גדול מחובר על פני דיודה גאן כדי למנוע שריפה של המכשיר עקב אותות משקל גבוהים.לבסוף, חשוב לציין כי אוסילטורי דיודה גאן משמשים secara luas sebagai pemancar dan penerima radio, sensor deteksi kecepatan, amplifier parametrik, sumber radar, sensor pemantau lalu lintas, detektor gerakan, detektor getaran jarak jauh, tachometer kecepatan rotasi, monitor kadar kelembaban, transceiver mikrofon (Gunnplexers), dan dalam kasus pintu otomatis, alarm perampok, radar polisi, LAN nirkabel, sistem penghindaran tabrakan, rem anti-lock, sistem keselamatan pejalan kaki, dll.