Gunn Diyotu Oszilatörü Nedir?

Gun Diyot Osilatörü Nedir?

Gun Diyot Osilatörü

Gun Diyot Osilatörü (ayrıca Gun osilatörü veya aktarılan elektron cihazı osilatörü olarak da bilinir) mikrodalga gücü için ucuz bir kaynak olup, ana bileşeni Gun diyoti veya aktarılan elektron cihazıdır. Reflex Klystron Osilatörleri ile benzer bir işlev görürler.

 Gun osilatörlerinde, Gun diyot rezonans kavitesine yerleştirilir. Bir Gun osilatörü iki ana bileşenden oluşur: (i) DC bias ve (ii) ayarlama devresi.

Gun Diyotun Osilatör Olarak Çalışması - DC Bias

Bir Gun diyotunda, uygulanan DC bias arttıkça, akım önce artar ve eşiği aşana kadar devam eder. Bu noktadan itibaren, gerilim artmaya devam etse de akım azalır ve bozulma gerilimine kadar gider. Bu davranışın zirve ve vadisi arasındaki bölge, negatif direnç bölgesi olarak adlandırılır.

Gun diyotunun negatif direnç gösterme yeteneği, zamanlama özelliklerinin yanı sıra, onu bir osilatör olarak çalışmasını sağlar. Bu, çünkü negatif direnç, devre içindeki gerçek dirençle karşılaştırıldığında, en uygun akım akışını sağlar.

Bu, DC bias korunduğu sürece sürekli titreşimlerin oluşmasına neden olur, ancak bu titreşimlerin genliği negatif direnç bölgesinin sınırları içinde kalır. 

Ayarlama Devresi

Gun osilatörlerinde, titreşim frekansı çoğunlukla Gun diyotun orta aktif tabakasına bağlıdır. Ancak, rezonans frekansı mekanik veya elektriksel yollarla dışarıdan ayarlanabilir. Elektronik ayarlama devresi durumunda, kontrol dalga rehberi, mikrodalga kavitesi, varyaktor diyodu veya YIG küresi kullanılarak sağlanabilir.

Burada diyot, rezonatörün kayıp direncini iptal ederek titreşimler üretecek şekilde kaviteye monte edilir. Diğer taraftan, mekanik ayarlama durumunda, kavitenin boyutu veya manyetik alan (YIG küreleri için) ayarlama vidası gibi bir mekanizma ile değişir, böylece rezonans frekansı ayarlanır.

Bu tür osilatörler, rezonans kavitesinin boyutlarına bağlı olarak 10 GHz'den birkaç THz'ye kadar olan mikrodalga frekanslarını üretmek için kullanılır. Genellikle, koaksiyal ve mikrostrip/düzlem tabanlı osilatör tasarımlarının güç faktörü düşük ve sıcaklık açısından daha az kararlıdır.

 Diğer taraftan, dalga rehberi ve dielektrik rezonatör istikrarlı devre tasarımları daha yüksek güç faktörüne sahiptir ve termal olarak kolayca istikrarlı hale getirilebilir.Şekil 2, 5 ila 65 GHz arasında frekanslar üretmek için kullanılan koaksiyal rezonatör tabanlı Gun osilatörünü göstermektedir. Burada, uygulanan gerilim Vb değiştirildiğinde, Gun diyot tarafından üretilen dalgalanmalar kavitenin diğer ucuna yansıtılarak başlangıç noktasına dönerler ve bu süre t ile verilir

Burada, l kavitenin uzunluğu ve c ışık hızıdır. Bunu kullanarak, Gun osilatörünün rezonans frekansı denklemi çıkarılabilir:

burada, n, belirli bir frekans için kaviteye sığabilecek yarı dalga sayısıdır. Bu n, 1 ile l/ct d arasında değişir, burada td, Gun diyotun uygulanan gerilimdeki değişikliklere tepki vermesi için geçen zamandır.

Burada, rezonatörün yükü cihazın maksimum negatif direncinden biraz daha yüksek olduğunda titreşimler başlar. Sonra, bu titreşimler amplituda göre büyür ve Gun diyotun ortalama negatif direnci rezonatörün direncine eşit olduğunda, sürdürülebilir titreşimler elde edilir. 

Daha fazlasıyla, bu tür gevşekleşme osilatörlerinde, Gun diyotun yanmasının önlenmesi için büyük bir kondansatör Gun diyotun üzerine bağlanır. Son olarak, Gun diyot osilatörlerinin radyo göndericiler ve alıcılar, hız algılama sensörleri, parametrik amplifikatörler, radar kaynakları, trafik izleme sensörleri, hareket algılayıcıları, uzaktan titreşim algılayıcıları, dönme hızı takometreleri, nem içeriği monitörleri, mikrodalga transseiverler (Gunnplexers) ve otomatik kapı açıcılar, hırsızlık alarmları, polis radamları, kablosuz LAN'lar, çarpışma önleme sistemleri, ABS frenler, yaya güvenlik sistemleri vb. gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılması unutulmamalıdır.