Ганн диоды осцилляторы: Бұл не? (Теория және қызмет ережесі)

Ганн диоды осцилляторы неңізі қандай?

Ганн диоды осцилляторы (басқа атауы - Ганн осцилляторы же электронды түрлендіру құрылғысы) - бұл микроволналық күштің ең жөнелікті булактарының бірі. Олардың негізгі компоненттері - Ганн диоды немесе электронды түрлендіру құрылғысы (TED). Олардың функциясы Рефлекс Клайстрон осцилляторына ұқсас. Ганн осцилляторларда, Ганн диоды резонанс құбыршақта орналастырылады. Ганн осцилляторы екі негізгі компоненттен тұрады: (i) DC биас және (ii) настройкалық схема.

Ганн диоды осцилляторы ретінде қалай іске қосылады?

DC биас

Ганн диоды үшін, қолданылатын DC биастың өсуімен, бастапқы стадияда ағым өседі, бұл порогтық напряжениеға дейін жалғасады. Содан кейін, ағым напрямениң өсуіне қарама-қарсы өседі, дейіні бұзылу напряжениеға жетуді. Бұл аймақ, пиктен тереңке дейін, теріс сопротивление аймағы деп аталады (Сурет 1).

Ганн диодының бұл қасиеті және уақыттың қасиеттері, оптималды ағым өткенде, оны осциллятор ретінде иштеуге себеп болады. Теріс сопротивление қасиеті, схемадағы барлық реалды сопротивленілерді нейтрализациялауына мүмкіндік береді.

Бұл DC биас қатты болғанша улгерістерді жасайды, бірақ улгерістердің өсуін басады. Нәтижеде, улгерістердің амплитудасы теріс сопротивление аймағының шектерінен табылады, бұл Сурет 1-ден көрінетіндей.

Настройкалық схема

Ганн осцилляторлары үшін, улгеріс сиктірімі негізінен Ганн диодының орта активті слоғына байланысты. Бірақ резонанс сиктірімі механикалық немесе электрлық әдістермен сыртқы түрде настройлануы мүмкін. Электрлық настройкалық схема үшін, контролді вейвгайд, микроволналық құбыршақ, варактор диоды немесе YIG сфера арқылы жасауға болады.

Мұнда диод құбыршақта орналасқан, ол резонатордың жойылған сопротивлениясын басып, улгерістерді жасайды. Басқа жағдайда, механикалық настройкада, құбыршақтың өлшемі немесе магниттік поле (YIG сфера үшін) айналу винті арқылы өзгертіледі, резонанс сиктірімін настройлау үшін.

Бұл түрдегі осцилляторлар 10 ГГц дан бірнеше ТГц-ге дейінгі микроволналық сиктірімдерді жасау үшін қолданылады, бұл резонанс құбыршақтың өлшеміне байланысты. Адатта, коаксиалды және микроқыр/планарлық осцилляторлар құрылымдары әдетте төмен күш факторына және температуралық стабилділікке ие. Ал емес, вейвгайд және диэлектрикалық резонатормен стабилизацияланған схемалар үлкен күш факторына және термостабилділікке ие болуы мүмкін.

Сурет 2-де 5-ден 65 ГГц аралығындағы сиктірімдерді жасау үшін қолданылатын коаксиалды резонатордың негізіндегі Ганн осцилляторы көрсетілген. Мұнда қолданылатын напряжение Vb өзгергенде, Ганн диоды индуцирленген флуктуациялар құбыршақта жүреді, оның басқа жағынан қайта айналып, t уақыт ішінде бастапқы нүктесіне қайтып келеді

Мұнда l - құбыршақтың ұзындығы, c - жарықтың жылдамдығы. Осыдан, Ганн осцилляторының резонанс сиктірімінің теңдеуі шығарылады

мұнда n - құбыршаққа қанша жарты-волна сиктірімінің сәйкес келетіні. Бұл n 1-ден l/ctd-ге дейін өзгереді, мұнда td - Ганн диодының қолданылатын напряменің өзгерістеріне жауап беру үшін қажет болатын уақыт.

Мұнда улгерістер, резонатордың жүктеуі құрылғының максималды теріс сопротивлениясынан аз үлкен болғанда басталады. Содан кейін, улгерістер амплитудасында өседі, дейіні Ганн диодының орташа теріс сопротивлениясы резонатордың сопротивлениясына тең болғанда, содан кейін ұзақ уақыт бойы улгерістерді аламыз. Сонымен қатар, бұл түрдегі релаксация осцилляторлары үшін, конденсатор Ганн диодына қосылады, ол үлкен амплитудалы сигналдардың құрылғының қайта жобалауын басады.

Ақыры, Ганн диоды осцилляторлары радио передатчиктерде, приёмниктерде, жылдамдық анықтаушы сенсорларда, параметрлік күшейткіштерде, радар булактарында, трафик мониторинг сенсорларында, хәрікет детекторларында, жеке вибрация детекторларында, айналу жылдамдығын анықтаушы тахометрлерде, суықтық деңгейін анықтаушы мониторларда, микроволналық трансиверлерде (Gunnplexers), автоматтық есік ачу құрылғыларында, жынсап үстемдерінде, полиция радарларында, wireless LAN-лерде, столкыну қолдану системаларында, ABS-лерде, пешеходтық қауіпсіздік системаларында және басқа да өнімдерде кеңінен қолданылады.

Ескерту: Жинақты сыйлаңыз, жақсы мақалаларды бөлісу үшін, авторлық ұқықтарды бұзылған жағдайда өшіру үшін хабарласыңыз.