ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਆਸਿਲੇਟਰ: ਇਹ ਕੀ ਹੈ? (ਥਿਊਰੀ ਅਤੇ ਕਾਰਵਾਈ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ)

ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਆਸਿਲੇਟਰ ਕੀ ਹੈ?

ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਆਸਿਲੇਟਰ (ਜਿਸਨੂੰ ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰ ਜਾਂ ਟ੍ਰਾਨਸਫਰਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ ਡਿਵਾਈਸ ਆਸਿਲੇਟਰ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ) ਮਾਇਕਰੋਵੇਵ ਪਾਵਰ ਦਾ ਸਸਤਾ ਸੋਧ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਘਟਕ ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਜਾਂ ਟ੍ਰਾਨਸਫਰਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨ ਡਿਵਾਈਸ (TED) ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਰਿਫਲੈਕਸ ਕਲਿਸਟਰਨ ਆਸਿਲੇਟਰਾਂ ਦੀ ਸਿਮਿਲਰ ਫੰਕਸ਼ਨ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰਾਂ ਵਿੱਚ, ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਰਿਜ਼ੋਨੈਂਟ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰ ਦੋ ਮੁੱਖ ਘਟਕਾਂ ਨਾਲ ਬਣਦਾ ਹੈ: (i) DC ਬਾਈਅਸ ਅਤੇ (ii) ਟੂਨਿੰਗ ਸਰਕਿਟ।

ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਕਿਵੇਂ ਆਸਿਲੇਟਰ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ

DC ਬਾਈਅਸ

ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੇ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ DC ਬਾਈਅਸ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟ ਵਧਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹਾਲਡ ਵੋਲਟੇਜ ਤੱਕ ਜਾਰੀ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਕਰੰਟ ਵਧਦੇ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਸਾਥ ਗਿਰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਬ੍ਰੇਕਡਾਊਨ ਵੋਲਟੇਜ ਤੱਕ ਨਾ ਪਹੁੰਚ ਜਾਏ। ਇਹ ਖੇਤਰ, ਜੋ ਚੋਟੀ ਤੋਂ ਘਾਟ ਤੱਕ ਫੈਲਿਆ ਹੈ, ਨੈਗੈਟਿਵ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਖੇਤਰ (ਫਿਗਰ 1) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੀ ਇਹ ਪ੍ਰੋਪਰਟੀ ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਟਾਈਮਿੰਗ ਪ੍ਰੋਪਰਟੀ ਨਾਲ ਇਹ ਕਾਰਕਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੇ ਇਸ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਓਪਟੀਮਲ ਮਾਤਰਾ ਦਾ ਕਰੰਟ ਬਹਿੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਕਿ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਨੈਗੈਟਿਵ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਪ੍ਰੋਪਰਟੀ ਸਰਕਿਟ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਕਿਸੇ ਭੀ ਵਾਸਤਵਿਕ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਨਿਲਾਮ ਕਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ।

ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਲੰਘੀ ਅਵਧੀ ਤੱਕ ਸਥਿਰ ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਉਤਪਤਿ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ DC ਬਾਈਅਸ ਮੌਜੂਦ ਹੈ ਅਤੇ ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਵਿਕਾਸ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਅਲਾਵਾ, ਪਰਿਣਾਮਸਵਰੂਪ ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਐਮੀਲੀਟੂਡ ਨੈਗੈਟਿਵ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਖੇਤਰ ਦੇ ਲਿਮਿਟਾਂ ਦੁਆਰਾ ਲਿਮਿਟ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਫਿਗਰ 1 ਤੋਂ ਸਪਸ਼ਟ ਹੈ।

ਟੂਨਿੰਗ ਸਰਕਿਟ

ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰਾਂ ਦੇ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੇ ਮੱਧ ਸਕਟਿਵ ਲੈਅਰ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਅਲਾਵਾ, ਰੀਜ਼ੋਨੈਂਟ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਨੂੰ ਯਾਨਤਰਿਕ ਜਾਂ ਵਿਦਿਆਵਿਦ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਾਹਰੀ ਰੀਤੀ ਨਾਲ ਟੂਨ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਨਿਕ ਟੂਨਿੰਗ ਸਰਕਿਟ ਦੇ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਕਨਟਰੋਲ ਨੂੰ ਵੇਵਗਾਇਡ, ਮਾਇਕਰੋਵੇਵ ਕੈਵਿਟੀ, ਵਾਰੈਕਟਰ ਡਾਇਓਡ ਜਾਂ YIG ਸਫੀਅਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਨਾਲ ਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਇੱਥੇ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਥਾਪਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਰੀਜ਼ੋਨੈਟਰ ਦੀ ਲੋਸ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਨੂੰ ਰੱਦ ਕਰ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਉਤਪਤਿ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਵਿਪਰੀਤ, ਯਾਨਤਰਿਕ ਟੂਨਿੰਗ ਦੇ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਕੈਵਿਟੀ ਦਾ ਆਕਾਰ ਜਾਂ ਚੁੰਬਕੀ ਕ਷ੇਤਰ (YIG ਸਫੀਅਰਾਂ ਲਈ) ਨੂੰ ਯਾਨਤਰਿਕ ਰੀਤੀ ਨਾਲ, ਕਿਹੜੀ ਵੀ ਕੰਟਰੋਲ ਸਕ੍ਰੂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਨਾਲ, ਟੂਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਇਹ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦੇ ਆਸਿਲੇਟਰ 10 GHz ਤੋਂ ਕੁਝ THz ਤੱਕ ਮਾਇਕਰੋਵੇਵ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀਆਂ ਦੀ ਉਤਪਤਿ ਲਈ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਰੀਜ਼ੋਨੈਂਟ ਕੈਵਿਟੀ ਦੀਆਂ ਪ੍ਰਮਾਣਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਕੋਅੱਕਸ਼ਲ ਅਤੇ ਮਾਇਕਰੋਸਟ੍ਰਿਪ/ਪਲੈਨਰ ਆਧਾਰਿਤ ਆਸਿਲੇਟਰ ਡਿਜਾਇਨਾਂ ਦਾ ਪਾਵਰ ਫੈਕਟਰ ਨਿਵਲਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਹਿੱਸੇ ਵਿੱਚ ਕਮ ਸਥਿਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਦੇ ਵਿਪਰੀਤ, ਵੇਵਗਾਇਡ ਅਤੇ ਡਾਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਰੀਜ਼ੋਨੈਟਰ ਸਥਿਰ ਸਰਕਿਟ ਡਿਜਾਇਨਾਂ ਦਾ ਵੱਧ ਪਾਵਰ ਫੈਕਟਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਤਾਪੀ ਸਥਿਰ ਬਣਾਏ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ।

ਫਿਗਰ 2 ਇੱਕ ਕੋਅੱਕਸ਼ਲ ਰੀਜ਼ੋਨੈਟਰ ਆਧਾਰਿਤ ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰ ਦਿਖਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ 5 ਤੋਂ 65 GHz ਤੱਕ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀਆਂ ਦੀ ਉਤਪਤਿ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇੱਥੇ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਵੋਲਟੇਜ Vb ਬਦਲਦਾ ਹੈ, ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਦੋਲਨਾਂ ਕੈਵਿਟੀ ਦੇ ਇੱਕ ਛੋਟੇ ਭਾਗ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਕੇ ਇਸ ਦੇ ਦੂਜੇ ਛੋਟੇ ਭਾਗ ਤੋਂ ਪ੍ਰਤਿਲਿਪਤ ਹੋ ਕੇ ਆਪਣੇ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਬਿੰਦੂ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜੋ t ਸਮੇਂ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦਾ ਹੈ

ਜਿੱਥੇ, l ਕੈਵਿਟੀ ਦੀ ਲੰਬਾਈ ਹੈ ਅਤੇ c ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਦੀ ਗਤੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਨਾਲ, ਗੈਨ ਆਸਿਲੇਟਰ ਦੀ ਰੀਜ਼ੋਨੈਂਟ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਦੇ ਲਈ ਸਮੀਕਰਣ ਨੂੰ ਨਿਕਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ

ਜਿੱਥੇ, n ਇੱਕ ਦਿੱਤੀ ਗਈ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਲਈ ਕੈਵਿਟੀ ਵਿੱਚ ਫਿੱਟ ਹੋ ਸਕਣ ਵਾਲੀ ਅੱਧ ਲਹਿਰਾਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਹੈ। ਇਹ n 1 ਤੋਂ l/ctd ਤੱਕ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿੱਥੇ td ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੁਆਰਾ ਲਾਗੂ ਕੀਤੇ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਬਦਲਾਵਾਂ ਦੀ ਜਵਾਬਦਹੀ ਲਈ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਇੱਥੇ ਦੋਲਨਾਂ ਦੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਰੀਜ਼ੋਨੈਟਰ ਦੀ ਲੋਡਿੰਗ ਡਿਵਾਈਸ ਦੀ ਮਾਕਸ਼ੀਮਮ ਨੈਗੈਟਿਵ ਰੀਸਿਸਟੈਂਸ ਤੋਂ ਥੋੜਾ ਵੱਧ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਬਾਅਦ, ਇਹ ਦੋਲਨਾਂ ਐਮੀਲੀਟੂਡ ਵਿੱਚ ਵਧਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਗੈਨ ਡਾਇਓਡ ਦੀ ਔਸਤ ਨੈਗੈਟਿਵ ਰੀਸਟੈਂਸ ਰੀਜ਼ੋਨੈਟਰ ਦੀ ਰੀਸਟੈਂਸ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਨਾ