Што е осцилатор со диод Ган?

Што е осцилатор со диод Ган?

Осцилатор со диод Ган

Осцилаторите со диод Ган (познати и како осцилатори Ган или преносни електронски уреди) се евтина извор на микроволтска моќ и се состојат од диод Ган или преносен електронски уред (TED) како главен компонент. Тие извршуваат слична функција како рефлексни килстронски осцилатори.

Во осцилаторите Ган, диодот Ган се поставува во резонантна кавитета. Осцилаторот Ган се состои од два главни компонента: (i) DC праг и (ii) тунингска шема.

Како работи диодот Ган како осцилатор со DC праг

Во диодот Ган, додека се зголемува применетиот DC праг, токот се зголемува до моментот кога се достигнува порогската напонска вредност. Поза тоа, токот се намалува додека напонската вредност продолжува да се зголемува до напонската вредност за разбидање. Разликата од врв до долина во ова поведение формира областа наречена област на негативно отпорство.

Способноста на диодот Ган да покаже негативно отпорство, комбинирана со неговите временски својства, му овозможува да функционира како осцилатор. Ова се случува затоа што негативното отпорство контрахака било која реална противодействување во колата, овозможувајќи оптимален проток на ток.

Ова доведува до генерирање на непрекинати осцилации сѐ додека се поддржува DC праг, иако амплитудата на овие осцилации е ограничена во границите на областа на негативно отпорство. 

Тунингска шема

Во случај на осцилаторите Ган, фреквенцијата на осцилацијата веќе зависи од средниот активен слој на диодот Ган. Меѓутоа, резонантната фреквенција може да се тунира надворешно или механички или електрично. Во случај на електронска тунингска шема, контролата може да се достапи со користење на водич за таласи или микроволтска кавитета или варијаторска диода или YIG сфера.

Диодот е поставен внатрешно во кавитетата така што ја аннулира загубната противодействување на резонаторот, производејќи осцилации. Од друга страна, во случај на механичко тунирање, големината на кавитетата или магнетното поле (за YIG сфери) се менува механички преку пример, регулација винт, за да се тунира резонантната фреквенција.

Овие типови на осцилатори се користат за генерирање на микроволтски фреквенции од 10 GHz до неколку THz, како што е одредено од димензиите на резонантната кавитета. Обично, дизајните на осцилаторите базирани на коаксијални и микрострип/планарни системи имаат ниска фактор на моќ и помалку стабилни се во однос на температурата.

Отстрана, дизајните на стабилизирани цеви и диелектрични резонатори имаат поголем фактор на моќ и лесно можат да се направат термално стабилни.Сликата 2 прикажува коаксијален резонатор базиран на осцилатор Ган кој се користи за генерирање на фреквенции од 5 до 65 GHz. Кога се менува применетиот напон Vb, флуктуациите индуцирани од диодот Ган се движеат по кавитетата, се рефлектираат од другиот крај и се враќаат до својата почетна точка после време t дадено од

Каде l е должината на кавитетата, а c е брзината на светлината. Од ова, може да се изведе равенката за резонантната фреквенција на осцилаторот Ган како

каде n е бројот на полу-таласи кои можат да се вклопат во кавитетата за дадена фреквенција. Овој n се менува од 1 до l/ct d каде td е времето потребно за диодот Ган да реагира на промени во применетиот напон.

Овде осцилациите започнуваат кога оптерењето на резонаторот е лесно повеќе од максималното негативно отпорство на уредот. Следејќи, овие осцилации се зголемуваат во амплитуда сѐ додека просеченото негативно отпорство на диодот Ган стане еднакво на противодействувањето на резонаторот, после што може да се добиат поддржани осцилации. 

Повеќе, овие типови на осцилатори за одмор имаат голем кондензатор поврзан преку диодот Ган за да се спречи изгорењето на уредот поради големите амплитуди на сигнали.На крај, треба да се забележи дека осцилаторите со диод Ган се широко користат како радио предавачи и примиачи, сензори за детекција на брзина, параметарски амплификатори, извори за радар, сензори за мониторинг на трафик, детектори на движење, дистанциони детектори на вибрации, тахометри за ротационата брзина, монитори за содржина на влага, микроволтски трансивери (Gunnplexers) и во случај на автоматски отварачи на врати, аларми за крадеџии, полициски радари, безжични LAN, системи за избегнување на сукоб, анти-локирачки бремени, системи за безбедност на пешаци, итн.