Ano ang isang Gunn Diode Oscillator?

Ano ang Gunn Diode Oscillator?

Gunn Diode Oscillator

Ang Gunn Diode Oscillator (kilala rin bilang Gunn oscillators o transferred electron device oscillator) ay isang mura at mapagkukunan ng microwave power at binubuo ng Gunn diode o transferred electron device (TED) bilang pangunahing komponente. Ginagampanan nito ang parehong tungkulin ng Reflex Klystron Oscillators.

Sa mga Gunn oscillators, ilalagay ang Gunn diode sa isang resonant cavity. Binubuo ang isang Gunn oscillator ng dalawang pangunahing komponente: (i) DC bias at (ii) tuning circuit.

Paano Gumagana ang Gunn Diode Bilang isang Oscillator DC Bias

Sa isang Gunn diode, habang tumaas ang inilapat na DC bias, unti-unting tataas ang current hanggang ito ay maabot ang threshold voltage. Pagkatapos nito, bababa ang current habang patuloy na tumaas ang voltage hanggang sa breakdown voltage. Ang bahagi mula sa peak hanggang sa valley sa pag-uugali na ito ay nagbibigay ng anumang kilala bilang negative resistance region.

Ang kakayahan ng Gunn diode na ipakita ang negative resistance, kasama ang mga katangian nito sa timing, nagbibigay-daan nito upang makapagtungo bilang isang oscillator. Ito ay dahil ang negative resistance ay kontra-aksiyon sa anumang aktwal na resistance sa loob ng circuit, na nagbibigay-daan sa optimal na pagdaloy ng current.

Ito ay nagdudulot ng paglikha ng patuloy na oscillations basta't pinapanatili ang DC bias, bagaman ang amplitude ng mga oscillation na ito ay limitado sa mga hangganan ng negative resistance region. 

Tuning Circuit

Sa kaso ng mga Gunn oscillators, ang frequency ng oscillation ay umaasa sa panggitna ng aktibong layer ng gunn diode. Gayunpaman, maaaring i-tune ang resonant frequency nito sa pamamagitan ng mekanikal o elektrikal na paraan. Sa kaso ng electronic tuning circuit, maaari itong kontrolin gamit ang waveguide o microwave cavity o varactor diode o YIG sphere.

Dito, inilalagay ang diode sa loob ng cavity nang mabawasan ang loss resistance ng resonator, na nagreresulta sa paglikha ng oscillations. Sa kabilang banda, sa kaso ng mechanical tuning, ina-adjust ang laki ng cavity o ang magnetic field (para sa YIG spheres) nang mekanikal, halimbawa, gamit ang isang adjusting screw, upang i-tune ang resonant frequency.

Ang mga uri ng oscillator na ito ay ginagamit upang makapaglikha ng microwave frequencies na nasa range mula 10 GHz hanggang ilang THz, depende sa dimensyon ng resonant cavity. Karaniwan, ang mga disenyo ng oscillator na based sa coaxial at microstrip/planar ay may mababang power factor at mas kaunti ang stability sa temperatura.

Sa kabilang banda, ang mga disenyo ng waveguide at dielectric resonator stabilized circuit ay may mas mataas na power factor at madaling gawing thermally stable.Ipinalalatag sa Figure 2 ang isang coaxial resonator based Gunn oscillator na ginagamit upang makapaglikha ng frequencies na nasa range mula 5 hanggang 65 GHz. Dito, kapag inaadjust ang applied voltage Vb, ang mga fluctuation na dulot ng Gunn diode ay sumusunod sa cavity, na napapareplekto mula sa kabilang dulo at bumabalik sa kanilang simula pagkatapos ng oras na t na ibinigay ng

Kung saan, l ang haba ng cavity at c ang bilis ng liwanag. Mula dito, maaaring dedusin ang equation para sa resonant frequency ng Gunn oscillator bilang

kung saan, n ang bilang ng half-waves na maaaring pasukan sa cavity para sa isang tiyak na frequency. Ang n ay nasa range mula 1 hanggang l/ct d kung saan td ang oras na kinakailangan ng gunn diode upang tumugon sa mga pagbabago sa inilapat na voltage.

Dito, ang mga oscillation ay nagsisimula kapag ang loading ng resonator ay kaunti pa lamang ang mas mataas kaysa sa maximum negative resistance ng device. Pagkatapos, lumalaki ang amplitude ng mga oscillation hanggang sa ang average negative resistance ng gunn diode ay maging pantay sa resistance ng resonator, pagkatapos noon, makukuha ang sustained oscillations. 

Karagdagan pa, ang mga ganitong uri ng relaxation oscillators ay may malaking capacitor na konektado sa across ng gunn diode upang maiwasan ang pagburn-out ng device dahil sa malaking amplitude signals.Sa huli, dapat tandaan na ang mga Gunn diode oscillators ay malawakang ginagamit bilang radio transmitters at 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) at sa kaso ng automatic door openers, burglar alarms, police radars, wireless LANs, collision avoidance systems, anti-lock brakes, pedestrian safety systems, atbp.