Oscil·lador de díode Gunn: Què és? (Teoria i principi de funcionament)
Què és un Oscil·lador de Díode Gunn?
Un Oscil·lador de Díode Gunn (també conegut com a oscil·ladors Gunn o dispositiu d'electrons transferits oscil·lador) són una font barata de potència de microones i estan compostos per un díode Gunn o dispositiu d'electrons transferits (TED) com el seu component principal. Realitzen una funció similar a la dels Oscil·ladors Reflex Klystron. En els oscil·ladors Gunn, el díode Gunn es col·loca en una cavetat resonant. Un oscil·lador Gunn està compost per dos components principals: (i) Un bias DC i (ii) Un circuit de retolació.
Com funciona un Díode Gunn com a Oscil·lador
Bias DC
En el cas del díode Gunn, a mesura que augmenta el bias DC aplicat, la corrent comença a augmentar en la fase inicial, que continua fins a arribar al voltatge de llindar. Després d'això, la corrent continua disminuint mentre augmenta el voltatge fins a arribar al voltatge de trencament. Aquesta regió, que va des del punt màxim al punt més baix, s'anomena regió de resistència negativa (Figura 1).
Aquesta propietat del díode Gunn, juntament amb les seves propietats temporals, provoca que es comporti com un oscil·lador si flueix una corrent òptima a través seu. Això és degut a que la propietat de resistència negativa del dispositiu neutralitza l'efecte de qualsevol resistència real existent al circuit.
Això resulta en la generació d'oscil·lacions sostenides fins que el bias DC estigui present, prevenint el creixement de les oscil·lacions. Més endavant, l'amplitud de les oscil·lacions resultants estarà limitada pels límits de la regió de resistència negativa, tal com es veu a la Figura 1.
Circuit de Retolació
En el cas dels oscil·ladors Gunn, la freqüència d'oscil·lació depèn principalment de la capa activa central del díode Gunn. No obstant això, la freqüència resonant es pot ajustar externament, mecànicament o electrònicament. En el cas del circuit de retolació electrònica, el control es pot aconseguir utilitzant una guia d'ones o una cavetat de microones o un diodi varactor o una esfera YIG.
Aquí, el diodi es monta dins la cavetat de manera que cancel·li la resistència de pèrdues del resonador, produint oscil·lacions. D'altra banda, en el cas de la retolació mecànica, la mida de la cavetat o el camp magnètic (per a les esferes YIG) es varia mecànicament mitjançant, per exemple, un torn de regulació, per ajustar la freqüència resonant.
Aquests tipus d'oscil·ladors s'utilitzen per generar freqüències de microones que van des de 10 GHz a uns pocs THz, segons les dimensions de la cavetat resonant. Normalment, els dissenys d'oscil·ladors basats en coaxial i microstrip/plana tenen un factor de potència baix i són menys estables en termes de temperatura. D'altra banda, els dissenys de circuits estabilitzats amb guia d'ones i resonador dielèctric tenen un major factor de potència i es poden fer termodinàmicament estables, bastant fàcilment.
La Figura 2 mostra un oscil·lador Gunn basat en un resonador coaxial que s'utilitza per generar freqüències que van des de 5 a 65 GHz. Aquí, a mesura que es varia el voltatge Vb, les fluctuacions induïdes pel díode Gunn viatgen a través de la cavetat per reflectir-se a l'altre extrem i tornar al seu punt d'inici després d'un temps t donat per
On, l és la longitud de la cavetat i c és la velocitat de la llum. A partir d'això, l'equació per a la freqüència resonant de l'oscil·lador Gunn es pot deduir com
on, n és el nombre d'ones meies que poden cabre a la cavetat per una freqüència donada. Aquest n varia de 1 a l/ctd on td és el temps que triga el díode Gunn a respondre als canvis en el voltatge aplicat.
Aquí, les oscil·lacions comencen quan la càrrega del resonador és lleugerament superior a la resistència negativa màxima del dispositiu. A continuació, aquestes oscil·lacions creixen en amplitud fins que la resistència negativa mitjana del díode Gunn esdevé igual a la resistència del resonador, després del qual es poden obtenir oscil·lacions sostenides. Més endavant, aquests tipus d'oscil·ladors de relaxació tenen un gran capacitor connectat a través del díode Gunn per evitar que el dispositiu es quedi sense funció a causa de senyals d'amplitud gran.
Finalment, cal tenir en compte que els oscil·ladors de díode Gunn s'utilitzen extensament com a transmetredors i receptors de ràdio, sensors de detecció de velocitat, amplificadors paramètrics, fonts de radar, sensors de monitorització de trànsit, detectors de moviment, detectors de vibració remots, tacòmetres de velocitat rotacional, monitors de contingut d'humitat, transceptors de microones (Gunnplexers) i en el cas de portes automàtiques, alarmes d'alarma, ràdars de policia, LANs sense fil, sistemes d'evitament de col·lisions, frens antiblocatge, sistemes de seguretat peatonal, etc.
Declaració: Respecteu l'original, articles bons d'intercanvi, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
