Gunn-dioodi-tööline: Mida see on? (Teooria & töötamise printsiip)

Mis on Gunn-dioodi ostsillaator?

Gunn-dioodi ostsillaator (tuntud ka kui Gunn-ostsillaatorid või ülekandetud elektronide seadmed) on odav microwave energia allikas ja koosnevad peamiselt Gunn-dioodist või ülekandetud elektronide seadmest (TED). Nad täidavad sarnast funktsiooni nagu Refleksiivsed Klystron-ostsillaatorid. Gunn-ostsillaatorites asub Gunn-diood rezonoorses kaamas. Gunn-ostsillaator koosneb kahest peamisest komponendist: (i) DC-pinge ja (ii) säästekord.

Kuidas töötab Gunn-diood ostsillaatorina

DC-pinge

Gunn-dioodi puhul, kui rakendatav DC-pinge suureneb, alustab vool esialgu kasvamist, mis jätkub kuni lävepingeni. Seejärel jätkab vool langemist, kui pingel tõuseb, kuni jõutakse murdpeapingeni. See piirkond, mis ulatub tipp-punktist lahtise punktini, nimetatakse negatiivse vastuse piirkonnaks (Joonis 1).

See Gunn-dioodi omadus koos ajaliste omadustega põhjustab selle käitumist ostsillaatorina, kui dioodi läbib optimaalne vool. Sellel põhineb negatiivse vastuse omadus, mis nihutab ära kõik reaalsed vastused, mis eksisteerivad ringkonnas.

See tulemlikult toob kaasa püsiva ostsillatsiooni genereerimise, kuni DC-pinge on olemas, samas edastades ostsillatsioonide kasvu. Lisaks piirab tulemiku amplituud negatiivse vastuse piirkonna piirides, nagu näha Joonisel 1.

Säästekord

Gunn-ostsillaatorite puhul sõltub ostsillatsioonifrekvents peamiselt Gunn-dioodi keskmisest aktiivsest kihist. Kuid resonaantsfrekvent sai muuta väliselt mehaaniliselt või elektriliselt. Elektrilise sääste korral saab kontrolli teha kasutades laineviili, mikroainekaama või varactor-dioodi või YIG-kera.

Siin on diood paigutatud kaama sisse nii, et see tühistab resonatoori kahjuvastuse, toodates ostsillatsioone. Teisalt, mehaanilise sääste puhul muutub kaama suurus või magnetväli (YIG-keral) mehaaniliselt, näiteks reguleerimiskruvi abil, et säästa resonaantsfrekventi.

Sellised ostsillaatorid kasutatakse microwave frekvenatsiate genereerimiseks, mis ulatuvad 10 GHz-st mõni THz-ni, olenevalt resonaantkaama mõõtudest. Tavaliselt on koaksi- ja mikrostriip/plaaniline osakese disainiga ostsillaatorid madala võimsusega ja temperatuuri seisukohalt vähem stabiilsed. Teisalt, laineviili ja dielektrilise resonaatori stabiliseeritud kordade disainid pakuvad suuremat võimsuse tegurit ja neid on lihtsam teha soojuskindlaks.

Joonis 2 näitab koaksiressonatoril põhinevat Gunn-ostsillaatorit, mis genereerib frekventsi 5-st 65 GHz-ni. Siin, kui rakendatav pinge Vb muutub, siis Gunn-dioodi poolt tekitatud fluktuatsioonid liiguvad kaama lõpust tagasi alguspunktini aja t jooksul, mis on antud valemiga

Kus l on kaama pikkus ja c on valguse kiirus. Sellest võib järeldada Gunn-ostsillaatori resonaantsfrekvenatsi valemiks

kus n on pool-lainete arv, mis mahduvad kaama sisse antud frekventsi korral. See n ulatub 1-st l/ctd-ni, kus td on aeg, mille jooksul Gunn-diood vastab rakendatava pingepinge muutustele.

Siin algatab ostsillatsioonid, kui resonatorit laetakse veidi suurema negatiivse vastusega, kui seadme maksimaalne negatiivne vastus. Seejärel kasvavad need ostsillatsioonid amplituudi mõttes, kuni Gunn-dioodi keskmine negatiivne vastus muutub võrdne resonatori vastusega, pärast seda saab püsivaid ostsillatsioone. Lisaks, sellised relaksatsioon-ostsillaatorid kasutavad suurt kapasitorit, mis on ühendatud Gunn-dioodi külge, et vältida seadme kõrva, kui signaalide amplituud on suur.

Lõpuks on vaja märkida, et Gunn-dioodi ostsillaatorid kasutatakse laialdaselt raadiotekijate ja -vastuvõtjate, kiirusmõõtjate, parameetriliste tugevdamiste, radarallikate, liikluse jälgimise sensorite, liikumisandurite, eiramatu vibratsioonide andurite, pöördkeeramise tachomeetrite, niiskuse sisalduse jälgija, microwave transceiveride (Gunnplexeri) ning automaatsete uste avamise süsteemide, vargusealarmsüsteemide, politsei radaride, wireless LANide, kokkupõrke vältimissüsteemide, absoluutsete lukustussüsteemide, jalgrattajate ohutuse süsteemide jne.

Teade: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.