गन डायोड ऑसिलेटर: यह क्या है? ( सिद्धांत और कार्य प्रिंसिपल)

गन डायोड ऑसिलेटर क्या है

गन डायोड ऑसिलेटर (जिसे गन ऑसिलेटर या ट्रांसफर्ड इलेक्ट्रॉन डिवाइस ऑसिलेटर) माइक्रोवेव पावर का सस्ता स्रोत हैं और गन डायोड या ट्रांसफर्ड इलेक्ट्रॉन डिवाइस (TED) को अपने प्रमुख घटक के रूप में शामिल करते हैं। वे रिफ्लेक्स क्लाइस्ट्रॉन ऑसिलेटर की तरह एक समान कार्य करते हैं। गन ऑसिलेटर में, गन डायोड एक रिझोनेंट कैविटी में रखा जाता है। एक गन ऑसिलेटर दो प्रमुख घटकों से बना होता है: (i) डीसी बायस और (ii) ट्यूनिंग सर्किट।

गन डायोड ऑसिलेटर के रूप में कैसे काम करता है

डीसी बायस

गन डायोड के मामले में, जब लगाया गया डीसी बायस बढ़ता है, तो धारा शुरुआती चरण में बढ़ना शुरू होती है, जो थ्रेशहोल्ड वोल्टेज तक जारी रहती है। इसके बाद, धारा बढ़ते वोल्टेज के साथ गिरती जाती है जब तक कि ब्रेकडाउन वोल्टेज तक नहीं पहुंच जाती है। यह क्षेत्र जो शिखर से घाट तक फैला है, नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र (चित्र 1) कहलाता है।

गन डायोड की यह गुण और इसके टाइमिंग गुणों के कारण, यदि इसके माध्यम से एक ऑप्टिमम मात्रा की धारा प्रवाहित होती है, तो यह एक ऑसिलेटर की तरह व्यवहार करता है। इसका कारण यह है कि डिवाइस का नकारात्मक प्रतिरोध गुण आवश्यक रूप से सर्किट में मौजूद किसी भी वास्तविक प्रतिरोध के प्रभाव को रद्द कर देता है।

इसके परिणामस्वरूप, जब तक डीसी बायस मौजूद होता है, तब तक निरंतर दोलन उत्पन्न होते हैं, जिससे दोलनों की वृद्धि को रोका जाता है। इसके अलावा, परिणामी दोलनों की एम्प्लीट्यूड नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र की सीमाओं द्वारा सीमित होती है, जैसा कि चित्र 1 से स्पष्ट है।

ट्यूनिंग सर्किट

गन ऑसिलेटर के मामले में, दोलन आवृत्ति मुख्य रूप से गन डायोड की मध्य सक्रिय परत पर निर्भर करती है। हालांकि, रिझोनेंट आवृत्ति को यांत्रिक या विद्युत तरीकों द्वारा बाहरी रूप से ट्यून किया जा सकता है। इलेक्ट्रोनिक ट्यूनिंग सर्किट के मामले में, नियंत्रण एक वेवगाइड, माइक्रोवेव कैविटी, वेरिएक्टर डायोड या YIG गोले का उपयोग करके लाया जा सकता है।

यहाँ डायोड को कैविटी के अंदर ऐसे ढंग से माउंट किया जाता है कि यह रिझोनेटर के लोस प्रतिरोध को रद्द कर देता है, जिससे दोलन उत्पन्न होते हैं। दूसरी ओर, यांत्रिक ट्यूनिंग के मामले में, कैविटी का आकार या चुंबकीय क्षेत्र (YIG गोलों के लिए) यांत्रिक रूप से, उदाहरण के लिए, एक अनुकूलन स्क्रू के माध्यम से बदला जाता है, ताकि रिझोनेंट आवृत्ति को ट्यून किया जा सके।

इन प्रकार के ऑसिलेटर 10 GHz से कुछ THz तक की माइक्रोवेव आवृत्तियों के उत्पादन के लिए उपयोग किए जाते हैं, जो रिझोनेंट कैविटी के आयामों पर निर्भर करते हैं। आमतौर पर, कोअक्सियल और माइक्रोस्ट्रिप/प्लैनर आधारित ऑसिलेटर डिजाइनों में ऊर्जा कारक कम होता है और तापमान के संदर्भ में कम स्थिर होते हैं। दूसरी ओर, वेवगाइड और डाइएलेक्ट्रिक रेजोनेटर स्थिरीकृत सर्किट डिजाइनों में अधिक ऊर्जा कारक होता है और इन्हें आसानी से तापीय स्थिर बनाया जा सकता है।

चित्र 2 एक कोअक्सियल रेजोनेटर आधारित गन ऑसिलेटर को दिखाता है, जो 5 से 65 GHz तक की आवृत्तियों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। यहाँ, जब लगाया गया वोल्टेज Vb बदला जाता है, तो गन डायोड द्वारा प्रेरित उतार-चढाव कैविटी के साथ यात्रा करते हैं, अपने दूसरे सिरे से प्रतिबिंबित होते हैं और समय t में अपने शुरुआती बिंदु तक वापस पहुंच जाते हैं, जिसे निम्न द्वारा दिया जाता है

जहाँ, l कैविटी की लंबाई है और c प्रकाश की गति है। इससे, गन ऑसिलेटर की रिझोनेंट आवृत्ति के लिए समीकरण निम्न द्वारा निकाला जा सकता है

जहाँ, n दी गई आवृत्ति के लिए कैविटी में फिट होने वाले आधा तरंगों की संख्या है। यह n 1 से l/ctd तक की सीमा में होता है, जहाँ td गन डायोड द्वारा लगाए गए वोल्टेज में होने वाले परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करने में लगने वाला समय है।

यहाँ, दोलन तब शुरू होते हैं जब रिझोनेटर का लोडिंग डिवाइस के अधिकतम नकारात्मक प्रतिरोध से थोड़ा अधिक होता है। इसके बाद, ये दोलन एम्प्लीट्यूड के संदर्भ में बढ़ते हैं, जब तक कि गन डायोड का औसत नकारात्मक प्रतिरोध रिझोनेटर के प्रतिरोध के बराबर नहीं हो जाता, जिसके बाद निरंतर दोलन प्राप्त किए जा सकते हैं। इसके अलावा, इन प्रकार के रिलैक्सेशन ऑसिलेटरों में कैपेसिटर गन डायोड पर लगाया जाता है, ताकि बड़े एम्प्लीट्यूड के सिग्नलों के कारण डिवाइस का जलना रोका जा सके।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गन डायोड ऑसिलेटर रेडियो ट्रांसमिटर और रिसीवर, वेलोसिटी-डिटेक्टिंग सेंसर, पैरामेट्रिक एम्प्लिफायर, रेडार सोस, ट्रैफिक मॉनिटरिंग सेंसर, मोशन डिटेक्टर, रिमोट विब्रेशन डिटेक्टर, घूर्णन गति टैकोमीटर, मॉइस्चर कंटेंट मॉनिटर, माइक्रोवेव ट्रांससीवर (गनप्लेक्सर) और ऑटोमैटिक दरवाजा ओपनर, चोरी की अलार्म, पुलिस रेडार, वायरलेस LAN, कोलिजन एवोइडेंस सिस्टम, एंटी-लॉक ब्रेक, पैडेस्ट्रियन सेफ्टी सिस्टम आदि में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

थोथा: मूल का सम्मान करें, अच्छे लेख साझा करने योग्य हैं, यदि कोई उल्लंघन है तो कृपया हटाने के लिए संपर्क करें।