Mi az a Gunn-diód-oszcillátor?

Mi az a Gunn diód oszcillátor?

Gunn diód oszcillátor

A Gunn diód oszcillátor (más néven Gunn-oszcillátor vagy átadott elektron eszköz oszcillátora) egy olcsó mikrohullám-hatalmi forrás, amelynek fő komponense a Gunn dióda vagy az átadott elektron eszköz (TED). Ugyanolyan funkciót lát el, mint a Reflex Klystron oszcillátorok.

A Gunn oszcillátorokban a Gunn dióda egy rezgő rezgéscsövekben helyezkedik el. Egy Gunn oszcillátor két fő komponensből áll: (i) DC-preforrás és (ii) hangoló áramkör.

A Gunn diód működése oszcillátor DC-preforrásként

A Gunn diódában, ahogy a DC-preforrás növekszik, a áramerősség kezdetben növekszik, amíg elérheti a küszöbvoltot. Ezen ponton túl a áramerősség csökken, miközben a feszültség tovább növekszik a törési feszültségig. Ez a viselkedés, a csúcs és a völgy közötti tartomány, amit negatív ellenállás régiójának nevezünk.

A Gunn diódának a negatív ellenállás mutatkozása, valamint időzítési tulajdonságai lehetővé teszik, hogy oszcillátorként működjön. Ez történik, mert a negatív ellenállás megszünteti a körben lévő valódi ellenállást, így optimális áramerősség-folyamot engedélyezve.

Ez vezet a folyamatos rezgések generálásához, amíg a DC-preforrás fenntartva van, bár ezek rezgések amplitúdója a negatív ellenállás régióján belül marad.

Hangoló áramkör

A Gunn oszcillátorok esetében a rezgéshelyzet elsősorban a Gunn diód középső aktív rétegétől függ. Azonban a rezonanciafrekvencia külsőleg is hangolható, mechanikus vagy elektromos módszerekkel. Elektromos hangoló áramkör esetén a vezérlést hullámvezető, mikrohullám-cső, varactor dióda vagy YIG gömb segítségével lehet megvalósítani.

Itt a dióda oly módon van beépítve a csőbe, hogy kitörli a rezonator veszteség-ellenállását, rezgések termelésével. Másrészt, a mechanikus hangolás esetén a cső mérete vagy a mágneses mező (YIG gömbök esetén) mechanikusan változtatható, például egy beállító csavarral, hogy hangolja a rezonanciafrekvenciát.

Ez a típusú oszcillátorok 10 GHz-tól néhány THz-ig terjedő mikrohullám-frekvenciákat generálnak, amit a rezonáns cső méretei határoznak meg. Általában a koaxiális és a mikrostrip/planar alapú oszcillátor tervezéseknél alacsony a teljesítmény tényező, és kevésbé stabil hőmérsékletileg.

Másrészt, a hullámvezető és a dielektrikus rezonátor stabilizált áramkör tervezések nagyobb a teljesítmény tényezőjük, és könnyen lehet őket hőmérsékletileg stabilizálni.A 2. ábra egy koaxiális rezonátor alapú Gunn oszcillátort mutat, amely 5-65 GHz-es frekvenciákat generál. Itt, ahogy a Vb alkalmazott feszültség változik, a Gunn diódák okozta fluktuációk a csőn haladnak, utolsó végéről visszaverődnek, és a t idő múlva visszaérnek a kiindulási pontjukhoz:

Ahol l a cső hossza, c pedig a fény sebessége. Ebből levezethető a Gunn oszcillátor rezonanciafrekvenciájának egyenlete:

ahol n a fele hullámok száma, amelyek beleférnek a csőbe adott frekvenciánál. Ez az n 1-től l/ct d-ig terjed, ahol td a Gunn diód reakcióideje a feszültség változásaira.

Itt a rezgések akkor kezdődnek, ha a rezonátor terhelése kissé magasabb, mint az eszköz maximális negatív ellenállása. Ezután ezek a rezgések növekszenek amplitúdóban, amíg a Gunn diódá átlagos negatív ellenállása nem lesz egyenlő a rezonátor ellenállásával, miután már fenntartható rezgésekhez jutunk.

Továbbá, ezek a relaxációs oszcillátorok nagy kapacitást rendelkeznek a Gunn diódán keresztül, hogy elkerüljék az eszköz égését a nagy amplitúdójú jel miatt.Végül megjegyzendő, hogy a Gunn diód oszcillátorok széles körben használódnak rádió adó- és fogadóként, sebesség-érzékelőként, parametrikus erősítőként, radar-forrásként, forgalomfigyelő érzékelőként, mozgásérzékelőként, távoli rezgéssérfelismerőként, forgási sebesség-mérőként, nedvesség-tartalom figyelőként, mikrohullám transceivereként (Gunnplexerek), valamint automatikus ajtók nyitóként, rabló-alarmokként, rendőr radarokként, vezeték nélküli LAN-ként, ütközés-elkerülő rendszerekben, ABS-rendszerekben, gyalogos biztonsági rendszerekben stb.