Oscilador na Gunn Diode: Ano ito? (Teorya at Prinsipyo ng Paggana)

Ano ang Gunn Diode Oscillator

Ang Gunn Diode Oscillator (kilala rin bilang Gunn oscillator 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. Ang mga ito ay gumaganap ng katulad na tungkulin bilang Reflex Klystron Oscillators. Sa mga Gunn oscillator, ang Gunn diode ay ilalagay sa isang resonant cavity. Ang isang Gunn oscillator ay binubuo ng dalawang pangunahing komponente: (i) DC bias at (ii) tuning circuit.

Kamustahan ng Pagtrabaho ng Gunn Diode Bilang Oscillator

DC Bias

Sa kaso ng Gunn diode, habang tumaas ang inilapat na DC bias, ang current ay nagsisimula na tumaas sa unang yugto, na patuloy hanggang sa threshold voltage. Pagkatapos nito, ang current ay patuloy na bumababa habang tumataas ang voltage hanggang sa maabot ang breakdown voltage. Ang rehiyon na ito, na nasa pagitan ng peak at valley point, ay tinatawag na negative resistance region (Figure 1).

Ang katangian ng Gunn diode kasama ang mga timing properties nito ay nagdudulot nito na magtrabaho bilang oscillator kapag may optimum na halaga ng current na lumalampas dito. Ito ay dahil ang negative resistance property ng device ay pinipigilan ang epekto ng anumang tunay na resistance na umiiral sa circuit.

Ito ay nagresulta sa paglikha ng sustinadong oscillations hanggang ang DC bias ay naroroon habang pinipigilan ang paglago ng oscillations. Karagdagang, ang amplitude ng resulta ng oscillations ay limitado ng mga hangganan ng negative resistance region tulad ng malinaw sa Figure 1.

Tuning Circuit

Sa kaso ng Gunn oscillators, ang frequency ng oscillation ay depende sa panggitna ng aktibong layer ng gunn diode. Gayunpaman, ang resonant frequency ay maaaring i-tune nang eksternal gamit ang mekanikal o elektrikal na paraan. Sa kaso ng electronic tuning circuit, ang kontrol ay maaaring gawin gamit ang waveguide o microwave cavity o varactor diode o YIG sphere.

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

Ang mga uri ng oscillator na ito ay ginagamit upang makalikha ng microwave frequencies na nasa pagitan ng 10 GHz hanggang ilang THz, depende sa dimensyon ng resonant cavity. Karaniwan, ang coaxial at microstrip/planar based oscillator designs ay may mababang power factor at mas kaunti ang stability sa temperatura. Sa kabilang banda, ang waveguide at dielectric resonator stabilized circuit designs ay may mas mataas na power factor at maaaring gawin na thermally stable, nang madali.

Ang Figure 2 ay nagpapakita ng coaxial resonator based Gunn oscillator na ginagamit upang makalikha ng frequencies na nasa pagitan ng 5 hanggang 65 GHz. Dito, habang binabago ang voltage Vb, ang Gunn diode induced fluctuations ay lumilipad sa cavity upang makuha ang reflection mula sa kabilang dulo at bumalik sa kanilang punto ng simula pagkatapos ng oras na t na ibinigay sa

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

kung saan, n ang bilang ng half-waves na maaaring pumasok sa cavity para sa isang ibinigay na frequency. Ang n ay nasa pagitan ng 1 hanggang l/ctd kung saan td ang oras na kinakailangan ng gunn diode upang tumugon sa mga pagbabago sa inilapat na voltage.

Dito, ang oscillations ay nagsisimula kapag ang loading ng resonator ay kaunti lamang ang mas mataas kaysa sa maximum negative resistance ng device. Pagkatapos, ang mga oscillations ay tumataas sa termino ng amplitude hanggang ang average negative resistance ng gunn diode ay naging pantay sa resistance ng resonator, pagkatapos noon maaari nang makakuha ng sustinadong oscillations. Karagdagang, ang mga ganitong uri ng relaxation oscillators ay may malaking capacitor na konektado sa gunn diode upang maiwasan ang pagkasira ng device dahil sa malaking amplitude signals.

Sa huli, dapat tandaan na ang Gunn diode oscillators ay lubhang 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.

Pahayag: Respetuhin ang orihinal, mahalagang mga artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may infringement pakiusap na ilipat sa delete.