Ni wapi ni oscillator wa diode ya Gunn?

Nini ni Oscillator ya Diode ya Gunn?

Oscillator ya Diode ya Gunn

Oscillator ya Diode ya Gunn (inatafsiriwa pia kama oscillator za Gunn au transferred electron device oscillator) ni chanzo rahisi cha nguvu za mikrobha na yanayojumuisha diode ya Gunn au transferred electron device (TED) kama kitambulishi chake kikuu. Wanafanya kazi sawa kama Reflex Klystron Oscillators.

 Katika oscillator za Gunn, diode ya Gunn itakatika katika resonant cavity. Oscillator ya Gunn inajumuisha viwango vya mawili muhimu: (i) DC bias na (ii) Tuning circuit.

Jinsi Diode ya Gunn Inafanya Kazi kama Oscillator DC Bias

Katika diode ya Gunn, wakati DC bias iliyotumika inaruka, current unaruka hadi ufike kwenye threshold voltage. Baada ya hii, current unaruka chini wakati voltage inaruka hadi kwenye breakdown voltage. Urefu kutoka kwenye peak hadi valley katika tabia hii hutengenezwa kama negative resistance region.

Uwezo wa diode ya Gunn kuonyesha negative resistance, pamoja na majukumu yake ya timing, kunaweza kufanya kazi kama oscillator. Hii hutokea kwa sababu negative resistance huwahudumia resistance halisi katika circuit, kusaidia current iwe optimal.

Hii hungeza kuzalisha oscillations zinazotumika mara kwa mara wakati DC bias imekuwa, ingawa amplitude ya oscillations hizi zinafanyika ndani ya mizingo ya negative resistance region. 

Tuning Circuit

Katika kesi ya oscillator za Gunn, frequency ya oscillation inategemea sana kwenye layer ya active ya midle ya diode ya gunn. Lakini frequency ya resonant inaweza kutunika nje kwa njia ya mechanical au electrical. Katika kesi ya electronic tuning circuit, control inaweza kutengenezwa kwa kutumia waveguide au microwave cavity au varactor diode au YIG sphere.

Hapa diode imekamatwa ndani ya cavity kwa njia ambayo inasimamia loss resistance ya resonator, kutokaza oscillations. Kila upande, katika kesi ya mechanical tuning, ukubwa wa cavity au magnetic field (kwa YIG spheres) unaowekwa kwa njia ya, kwa mfano, screw ya adjusting, ili kutunika frequency ya resonant.

Aina hizi za oscillator zinatumika kutengeneza microwave frequencies zinazoruka kutoka 10 GHz hadi chache THz, kama ilivyotolewa na dimensions za resonant cavity. Mara nyingi designs za oscillator za coaxial na microstrip/planar zina power factor chache na ni duni zaidi kwa temperature.

 Kila upande, designs za waveguide na dielectric resonator stabilized circuits zina power factor kubwa na zinaweza kutengenezwa thermal stable, kwa urahisi.Figure 2 inaonyesha oscillator wa Gunn based coaxial resonator ambaye unatumika kutengeneza frequencies zinazoruka kutoka 5 hadi 65 GHz. Hapa tarehe applied voltage Vb inabadilishwa, fluctuations za diode ya Gunn zinazotoka zinazotoka zinapanda kwenye cavity ili kupungua kutoka upande wake mwingine na kurudi kwenye point yao ya mwanzo baada ya time t inayotolewa

Hapa, l ni length ya cavity na c ni speed of light. Kutokana na hii, equation ya resonant frequency ya oscillator ya Gunn inaweza kutathmini kama

hapa, n ni number of half-waves ambayo zinaweza kufiti kwenye cavity kwa frequency fulani. Hii n inaruka kutoka 1 hadi l/ct d ambapo td ni time taken by the gunn diode to respond to the changes in the applied voltage.

Hapa oscillations zinastart wakati loading ya resonator ina kuwa kidogo zaidi ya maximum negative resistance ya device. Baada ya hii, oscillations hizi zinaruka interms of amplitude hadi average negative resistance ya diode ya gunn ikawa sawa na resistance ya resonator baada ya hiyo mtu anaweza kupata oscillations sustained. 

Zaidi, aina hizi za relaxation oscillators zina capacitor kubwa unayokuwa amefanikiwa kwenye diode ya gunn ili kutokuta burning-out ya device kwa sababu ya signals za amplitude kubwa.Mwishowe, ni muhimu kukumbuka kwamba oscillator za diode ya Gunn zinatumika sana kama radio transmitters na receivers, velocity-detecting sensors, parametric amplifiers, radar sources, traffic monitoring sensors, motion detectors, remote vibration detectors, rotational speed tachometers, moisture content monitors, microwave transceivers (Gunnplexers) na kwenye automatic door openers, burglar alarms, police radars, wireless LANs, collision avoidance systems, anti-lock brakes, pedestrian safety systems, na kadhalika.