Gunn-diodiosvaihtelija: Mikä se on? (Teoria ja toimintaperiaate)

Mikä on Gunn-diodeoskillaattori

Gunn-diodeoskillaattori (myös tunnettu nimellä Gunn-oskillaattori tai siirretty elektroni laite-oskillaattori) on edullinen mikroaaltovoiman lähde, joka koostuu pääasiassa Gunn-diodesta tai siirretystä elektronilaitteesta (TED). Ne toimivat samankaltaisesti kuin Reflex Klystron Oskillaattorit. Gunn-oskillaattoreissa Gunn-diode sijoitetaan resonanssiluukkuun. Gunn-oskillaattori koostuu kahdesta pääkomponentista: (i) DC-pohjapainesta ja (ii) säätökierroksesta.

Miten Gunn-diode toimii oskillaattorina

DC-pohjapiasuuntaus

Gunn-diodeen kohdistetun DC-pohjapaineen kasvaessa, virta alkaa kasvaa alussa, mikä jatkuu kynnysspannoksi asti. Tämän jälkeen virta jatkaa pudotusta, kun spannominen kasvaa, kunnes saavutetaan räjähdyspannonsa. Tämä alue, joka ulottuu huipusta laakson pisteeseen, on negatiivisen vastustuksen alue (Kuva 1).

Tämä ominaisuus yhdessä Gunn-dioden ajastusominaisuuden kanssa aiheuttaa sen, että se käyttäytyy oskillaattorina, jos läpi kulkee optimaalinen virta. Tämä johtuu siitä, että laitteen negatiivinen vastus nollaa mitä tahansa todellisen vastuksen vaikutuksen piirissä.

Tämä johtaa jatkuvien oskillaatioiden syntymiseen, kunnes DC-pohjapainetta on olemassa, estäen oskillaatioiden kasvua. Lisäksi tuloksen oskillaatioiden amplitudi rajoittuu negatiivisen vastustuksen alueen rajoittamiin, kuten Kuva 1 osoittaa.

Säätökierros

Gunn-oskillaattoreissa, oskillaation taajuus riippuu pääasiassa Gunn-dioden keskimmäisestä aktiivistä kerrostumasta. Resonanssitajuuden voi kuitenkin säätää ulkopuolisesti joko mekaanisesti tai sähköisesti. Sähköisen säätökierroksen tapauksessa ohjaus voidaan tuoda aaltojohtimen, mikroaaltoluukun, varactor-dioden tai YIG-pallon avulla.

Tässä diodi on asennettu luukkuun niin, että se peruuttaa resonatorin tappiovastuksen, tuottaen oskillaatiot. Toisaalta, mekaanisen säädön tapauksessa luukun koko tai magneettikenttä (YIG-palloille) vaihdellaan mekaanisesti, esimerkiksi säätöruuvun avulla, jotta voidaan säätää resonanssitajuutta.

Nämä tyypin oskillaattorit käytetään mikroaaltotaajuuksien, 10 GHz:stä muutamaan THz:hen, tuottamiseen, minkä määrittää resonanssiluukun mitat. Yleensä koaksiaaliset ja mikrostrippi/pohjapinnan perusteiset oskillaattorisuunnitelmat ovat vähäpotentisia ja epästabiileja lämpötilan suhteen. Toisaalta, aaltojohtimen ja dielektrisen resonatorin stabilisoimat suunnitelmat tarjoavat suuremman potentiaalitehdon ja ne voidaan tehdä lämpötilastabioseja helposti.

Kuva 2 näyttää koaksiaalisella resonatoriin perustuvan Gunn-oskillaattorin, jota käytetään 5–65 GHz:n välillä. Kun sovellettu spannominen Vb vaihtelee, Gunn-diode aiheuttamat fluktuatiot kulkevat luukun pituudelta toiselle päätepisteelle ja palautuvat alkuperäiseen pisteeseen ajan t kuluttua, joka on

missä l on luukun pituus ja c on valon nopeus. Tästä voidaan johtaa Gunn-oskillaattorin resonanssitajuuden yhtälö

missä n on puolikiertojen määrä, jotka mahtuvat luukuun tietylle taajuudelle. Tämä n vaihtelee 1:stä l/ctd:han, missä td on aika, jonka Gunn-diode käyttää reagoimaan sovellettujen spannosten muutoksiin.

Oskillaatiot aloitetaan, kun resonatorin kuormitus on hieman suurempi kuin laitteen maksiminegatiivinen vastus. Sitten nämä oskillaatiot kasvavat amplitudissa, kunnes Gunn-dioden keskimääräinen negatiivinen vastus tulee samaan tasoon kuin resonatorin vastus, jolloin voidaan saada jatkuvia oskillaatioita. Lisäksi tämäntyyppisillä rentouttoskvillaattoreilla on suuri kondensaattori kytketty Gunn-diodeen siten, että se estää laitteen polttumisen suurten amplitudin signaalien vuoksi.

Gunn-diodeoskillaattoreita käytetään laajasti radiolähetintenä ja -vastaanottimena, nopeuden havainnointisensorina, parametrillisina vahvistimina, radarlähteinä, liikennettä valvovina sensorina, liikehavainnoinnissa, etävärityshavainnoinnissa, pyörimisnopeuden mittarina, kosteuden mittaamisessa, mikroaaltotransseiverissä (Gunnplexereissa) ja automaattisissa ovenavaimeissa, murha-alarmeissa, poliisiradareissa, langattomissa LANeissa, törmäysvälttäjissä, lukittavissa jarruissa, jalankulkijasuojausjärjestelmissä jne.

Lauseke: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitettava, jos on oikeudenvastaisuutta ota yhteyttä poistamista varten.