गन डायोड ऑसिलेटर क्या है?

गन डायोड असिलेटर क्या है?

गन डायोड असिलेटर

गन डायोड असिलेटर (जिसे गन असिलेटर या प्रतिस्थापित इलेक्ट्रॉन डिवाइस असिलेटर भी कहा जाता है) माइक्रोवेव शक्ति का सस्ता स्रोत है और इसका प्रमुख घटक गन डायोड या प्रतिस्थापित इलेक्ट्रॉन डिवाइस (TED) होता है। वे रिफ्लेक्स क्लाइस्ट्रोन असिलेटर के समान कार्य करते हैं।

 गन असिलेटर में, गन डायोड को एक रिझोनेंट कैविटी में रखा जाता है। एक गन असिलेटर में दो प्रमुख घटक होते हैं: (i) डीसी बायस और (ii) ट्यूनिंग सर्किट।

गन डायोड असिलेटर डीसी बायस के रूप में कैसे काम करता है

एक गन डायोड में, जैसे-जैसे लगाया गया डीसी बायस बढ़ता है, धारा शुरुआत में बढ़ती है जब तक यह थ्रेशहोल्ड वोल्टेज तक नहीं पहुंचती। इस बिंदु से आगे, जैसे-जैसे वोल्टेज बढ़ती है, धारा घटती जाती है जब तक यह ब्रेकडाउन वोल्टेज तक नहीं पहुंचती। इस व्यवहार में चोटी से घाट के बीच का स्पैन जो ज्ञात होता है, उसे नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र कहा जाता है।

गन डायोड की नकारात्मक प्रतिरोध दिखाने की क्षमता, और इसकी टाइमिंग गुणवत्ताओं के साथ, इसे एक असिलेटर के रूप में कार्य करने की अनुमति देती है। यह होता है क्योंकि नकारात्मक प्रतिरोध वास्तविक प्रतिरोध को विरोध करता है, सर्किट में ऑप्टिमल धारा प्रवाह को सक्षम करता है।

इससे डीसी बायस जब तक बना रहता है, लगातार असिलेटर का उत्पादन होता रहता है, हालांकि इन असिलेटर का आयाम नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र की सीमाओं के भीतर सीमित रहता है। 

ट्यूनिंग सर्किट

गन असिलेटर के मामले में, असिलेटर की आवृत्ति मुख्य रूप से गन डायोड की मध्य सक्रिय परत पर निर्भर करती है। हालांकि, रिझोनेंट आवृत्ति बाहरी रूप से यांत्रिक या विद्युत द्वारा ट्यून की जा सकती है। इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनिंग सर्किट के मामले में, नियंत्रण एक वेवगाइड या माइक्रोवेव कैविटी या वेराक्टर डायोड या YIG गोले का उपयोग करके लाया जा सकता है।

यहाँ डायोड को कैविटी के अंदर इस तरह से माउंट किया जाता है कि यह रिझोनेटर के नुकसान को रोकता है, असिलेटर का उत्पादन करता है। दूसरी ओर, यांत्रिक ट्यूनिंग के मामले में, कैविटी का आकार या चुंबकीय क्षेत्र (YIG गोले के लिए) यांत्रिक रूप से, उदाहरण के लिए, एक एडजस्टिंग स्क्रू के माध्यम से बदला जाता है, रिझोनेंट आवृत्ति को ट्यून करने के लिए।

इन प्रकार के असिलेटर 10 GHz से कुछ THz तक की माइक्रोवेव आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किए जाते हैं, जो रिझोनेंट कैविटी के आयामों पर निर्भर करता है। आमतौर पर, कोअक्सियल और माइक्रोस्ट्रिप/प्लानर आधारित असिलेटर डिजाइनों में शक्ति कारक कम होता है और तापमान के संबंध में कम स्थिर होता है।

 दूसरी ओर, वेवगाइड और डाइलेक्ट्रिक रिझोनेटर स्थिरकृत सर्किट डिजाइनों में अधिक शक्ति कारक होता है और उन्हें आसानी से थर्मल स्थिर बनाया जा सकता है। चित्र 2 एक कोअक्सियल रिझोनेटर आधारित गन असिलेटर को दिखाता है जो 5 से 65 GHz तक की आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है। यहाँ जैसे-जैसे लगाया गया वोल्टेज Vb बदलता है, गन डायोड द्वारा उत्पन्न उतार-चढाव कैविटी के अंदर चलता है, इसके दूसरे छोर से परावर्तित होता है और समय t में अपने शुरुआती बिंदु तक वापस पहुंचता है

जहाँ, l कैविटी की लंबाई है और c प्रकाश की गति है। इससे, गन असिलेटर की रिझोनेंट आवृत्ति का समीकरण निकाला जा सकता है

जहाँ, n एक दी गई आवृत्ति के लिए कैविटी में फिट होने वाले आधे तरंगों की संख्या है। यह n 1 से l/ct d तक रेंज करता है जहाँ td गन डायोड को लगाए गए वोल्टेज में बदलावों का प्रतिक्रिया देने में लगने वाला समय है।

यहाँ असिलेटर शुरू होता है जब रिझोनेटर का लोडिंग उपकरण के अधिकतम नकारात्मक प्रतिरोध से थोड़ा अधिक होता है। फिर, ये असिलेटर आयाम में बढ़ते हैं जब तक गन डायोड का औसत नकारात्मक प्रतिरोध रिझोनेटर के प्रतिरोध के बराबर नहीं हो जाता, जिसके बाद निरंतर असिलेटर प्राप्त किए जा सकते हैं। 

इसके अलावा, इन प्रकार के रिलैक्सेशन असिलेटर में गन डायोड पर एक बड़ा कैपेसिटर कनेक्ट किया जाता है ताकि बड़े आयाम के संकेतों से उपकरण का जलना रोका जा सके। आखिरकार, यह ध्यान देने योग्य है कि गन डायोड असिलेटर रेडियो ट्रांसमिटर और रिसीवर, वेलोसिटी-डिटेक्टिंग सेंसर, पैरामेट्रिक एम्प्लिफायर, रेडार स्रोत, ट्रैफिक मॉनिटरिंग सेंसर, मोशन डिटेक्टर, रिमोट विब्रेशन डिटेक्टर, घूर्णन गति टैकोमीटर, आद्रता सामग्री मॉनिटर, माइक्रोवेव ट्रांसीवर (गनप्लेक्सर) और ऑटोमेटिक दरवाजे खोलने, चोरी की चेतावनी, पुलिस रेडार, वायरलेस LAN, टक्कर से बचाव प्रणाली, एंटी-लॉक ब्रेक, पैदल यात्री सुरक्षा प्रणाली आदि में व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाते हैं।