Gunn diód oszcillátor: Miben különbözik? (Elmélet és működési elv)

Mi a Gunn-diód-oszcillátor?

A Gunn-diód-oszcillátor (más néven Gunn-oszcillátorok vagy átvitt elektron-eszköz oszcillátor) egy olcsó mikrohullámú energiaforrás, amelynek fő komponense a Gunn-diód vagy az átadott elektron-eszköz (TED). Ugyanolyan funkciót lát el, mint a Reflex Klystron Oszcillátorok. A Gunn-oszcillátorokban a Gunn-diód egy rezgésszobában helyezkedik el. Egy Gunn-oszcillátor két főbb komponensből áll: (i) DC-bias és (ii) beállító áramkör.

Hogyan működik a Gunn-diód oszcillátorként?

DC-bias

A Gunn-diód esetében, ahogy a DC-bias növekszik, a jelenség kezdetben azzal, hogy a mennyiség növekszik, amely folytatódik a küszöbértékig. Ezután a mennyiség csökken, ahogy a feszültség növekszik, amíg el nem éri a leomlásfeszültséget. Ez a régió, ami a csúcs és a völgy között terjed, a negatív ellenállás régió (Ábra 1).

A Gunn-diód e tulajdonsága, valamint időzítési tulajdonságai miatt oszcillátorként viselkedik, ha optimális mennyiségű áram folyik rajta. Ez azért van, mert az eszköz negatív ellenállása megszünteti a körben létező valós ellenállás hatását.

Ez eredményez fenntartott oszcillációk generálását, amíg a DC-bias jelen van, miközben megakadályozza az oszcillációk növekedését. Továbbá, a keletkezett oszcillációk amplitúdója a negatív ellenállás régió határainak korlátozva lesz, ahogy az Ábra 1-ből látható.

Beállító áramkör

A Gunn-oszcillátorok esetében az oszcillációs frekvencia elsősorban a Gunn-diód középső aktív rétegétől függ. Azonban a rezgési frekvenciát külsőleg is beállíthatjuk, mékanikusan vagy elektronikusan. Az elektronikus beállító áramkör esetén a vezérlést hullámvezetővel, mikrohullám-kavitással, varaktordióddal vagy YIG-gömbbel hozhatjuk létre.

Itt a diód oly módon van beépítve a kavitásba, hogy a rezgész veszteségi ellenállását megszünteti, oszcillációkat generálva. Másrészről, a mechanikus beállítás esetén a kavitás mérete vagy a mágneses mező (YIG-gömbök esetén) mechanikusan változtatható, például egy beállító csavar segítségével, hogy a rezgési frekvenciát beállítsa.

Ezek a típusú oszcillátorok használhatók 10 GHz és néhány THz közötti mikrohullám-frekvenciák generálására, amit a rezgész-kavitás méretei diktálnak. Általában a koaxiális és a microstrip/planar alapú oszcillátordesignok alacsony teljesítményűek és kevésbé stabilak a hőmérséklet tekintetében. Másrészről, a hullámvezető és a dielectric rezgész stabilizált áramkörök nagyobb teljesítményt biztosítanak, és könnyen termikusan stabilizálhatók.

Az Ábra 2 egy koaxiális rezgész alapú Gunn-oszcillátort mutat, amely 5 és 65 GHz közötti frekvenciákat generál. Itt, ahogy a feszültség Vb változik, a Gunn-diód által okozott fluktuációk a kavitásban utaznak, tükröződnek a másik vége felől, és visszatérnek a kiindulási pontjukhoz t idő múlva, ahol

Ahol l a kavitás hossza, c pedig a fény sebessége. Innen a Gunn-oszcillátor rezgési frekvenciájának egyenlete dedukálható:

ahol n a fele-waves száma, amelyek elférnek a kavitásban adott frekvenciánál. Ez az n 1 és l/ctd között terjed, ahol td a Gunn-diód válaszideje, amikor a feszültség változik.

Itt az oszcillációk akkor indulnak, amikor a rezgész betöltése kissé magasabb, mint az eszköz maximális negatív ellenállása. Ezután ezek az oszcillációk amplitúdóban növekednek, amíg a Gunn-diód átlagos negatív ellenállása egyenlővé nem válik a rezgész ellenállásával, majd fenntartott oszcillációkat kaphatunk. Továbbá, ezek a relaxációs oszcillátorok nagy kapacitást kapcsolnak a Gunn-diód felett, hogy elkerüljék a nagy amplitúdójú jelek miatti károsodást.

Végül, fontos megjegyezni, hogy a Gunn-diód-oszcillátorok széles körben használódnak rádióadók és -fogadók, sebesség-mérő szenzorok, parametrikus erősítők, radar-források, forgalom-monitorozó szenzorok, mozgásérzékelők, távoli rezgésérzékelők, fordulatszámtachometerek, nedvesség-tartalom monitorok, mikrohullám transceiver (Gunnplexer) és automatikus ajtók nyitóinak, törvénytelen belépés érzékelőinek, rendőr-radaroknak, wireless LAN-oknak, ütközés-elkerülési rendszereknek, ABS-rendszereknek, gyalogos biztonsági rendszereknek stb. részeként.

Kijelentés: Tiszteletben tartsa az eredeti, jó cikkeket, amiket megéri megosztani, ha sértés történik, lépjen kapcsolatba a törlésére.