Apa itu Oscillator Dioda Gunn?

Apa itu Oscillator Diode Gunn?

Oscillator Diode Gunn

Oscillator Diode Gunn (juga dikenal sebagai oscillator Gunn atau perangkat transfer elektron) adalah sumber daya gelombang mikro yang murah dan terdiri dari diode Gunn atau perangkat transfer elektron (TED) sebagai komponen utamanya. Mereka melakukan fungsi yang serupa dengan Oscillator Klystron Refleks.

Dalam oscillator Gunn, diode Gunn akan ditempatkan dalam rongga resonan. Oscillator Gunn terdiri dari dua komponen utama: (i) Bias DC dan (ii) Sirkuit tuning.

Bagaimana Cara Kerja Diode Gunn Sebagai Oscillator Dengan Bias DC

Pada diode Gunn, saat bias DC yang diterapkan meningkat, arus awalnya naik hingga mencapai tegangan ambang. Melewati titik ini, arus menurun saat tegangan terus meningkat hingga mencapai tegangan breakdown. Rentang dari puncak hingga lembah dalam perilaku ini membentuk apa yang dikenal sebagai wilayah resistansi negatif.

Kemampuan diode Gunn untuk menunjukkan resistansi negatif, dikombinasikan dengan sifat waktu-nya, memungkinkannya berfungsi sebagai oscillator. Hal ini terjadi karena resistansi negatif mengimbangi resistansi aktual dalam rangkaian, memungkinkan aliran arus optimal.

Hal ini menyebabkan pembentukan osilasi terus-menerus selama bias DC dipertahankan, meskipun amplitudo osilasi ini dibatasi dalam batas-batas wilayah resistansi negatif. 

Sirkuit Tuning

Dalam kasus oscillator Gunn, frekuensi osilasi terutama bergantung pada lapisan aktif tengah diode Gunn. Namun, frekuensi resonan dapat disetel secara eksternal baik secara mekanis maupun secara elektrik. Dalam kasus sirkuit tuning elektronik, kontrol dapat dilakukan dengan menggunakan waveguide atau rongga gelombang mikro atau dioda varaktor atau bola YIG.

Di sini, dioda dipasang di dalam rongga sedemikian rupa sehingga menghilangkan resistansi kerugian resonator, menghasilkan osilasi. Di sisi lain, dalam kasus tuning mekanis, ukuran rongga atau medan magnet (untuk bola YIG) diubah secara mekanis dengan cara, misalnya, sekrup penyesuaian, untuk menyetel frekuensi resonan.

Jenis-jenis oscillator ini digunakan untuk menghasilkan frekuensi gelombang mikro mulai dari 10 GHz hingga beberapa THz, sesuai dengan dimensi rongga resonan. Biasanya, desain oscillator berbasis koaksial dan microstrip/planar memiliki faktor daya rendah dan kurang stabil dalam hal suhu.

Di sisi lain, desain sirkuit stabil berbasis waveguide dan resonator dielektrik memiliki faktor daya yang lebih besar dan dapat dibuat stabil termal dengan mudah.Gambar 2 menunjukkan oscillator Gunn berbasis resonator koaksial yang digunakan untuk menghasilkan frekuensi berkisar antara 5 hingga 65 GHz. Di sini, saat tegangan yang diterapkan Vb diubah, fluktuasi yang diinduksi oleh diode Gunn bergerak sepanjang rongga untuk dipantulkan dari ujung lainnya dan kembali ke titik awal setelah waktu t yang diberikan oleh

Di mana, l adalah panjang rongga dan c adalah kecepatan cahaya. Dari ini, persamaan untuk frekuensi resonan oscillator Gunn dapat diturunkan sebagai

di mana, n adalah jumlah gelombang setengah yang dapat masuk ke dalam rongga untuk frekuensi tertentu. Nilai n ini berkisar dari 1 hingga l/ct d di mana td adalah waktu yang dibutuhkan oleh diode Gunn untuk merespons perubahan pada tegangan yang diterapkan.

Di sini, osilasi dimulai saat beban resonator sedikit lebih tinggi dari resistansi negatif maksimum perangkat. Selanjutnya, osilasi ini tumbuh dalam hal amplitudo hingga resistansi negatif rata-rata diode Gunn menjadi sama dengan resistansi resonator, setelah itu dapat diperoleh osilasi yang berkelanjutan. 

Lebih lanjut, jenis-jenis oscillator relaksasi memiliki kapasitor besar yang terhubung di seberang diode Gunn untuk mencegah perangkat hangus akibat sinyal amplitudo besar.Akhirnya, perlu dicatat bahwa oscillator diode Gunn banyak digunakan sebagai pemancar dan penerima radio, sensor deteksi kecepatan, amplifikasi parametrik, sumber radar, sensor pemantauan lalu lintas, detektor gerakan, detektor getaran jarak jauh, tachometer kecepatan rotasi, monitor konten kelembaban, transceiver gelombang mikro (Gunnplexers), dan dalam kasus pembuka pintu otomatis, alarm perampok, radar polisi, LAN nirkabel, sistem pencegahan tabrakan, rem anti-lock, sistem keselamatan pejalan kaki, dll.