Gunn diodni oscilator: Kaj je to? (Teorija in delovanje)

Kaj je Gunn diodni oscilator?

Gunn diodni oscilator (tudi znan kot Gunn oscilatorji ali prenesena elektronska naprava) so poceni vir mikrovalovske moči in sestavljajo Gunn diodo ali preneseno elektronsko napravo (TED) kot glavni komponent. Izvajajo podobno funkcijo kot Refleksna Klistrona Oscilatorja. V Gunn oscilatorjih bo Gunn dioda postavljena v resonančno štolnjo. Gunn oscilator sestavlja dva glavna komponenta: (i) DC polarizacija in (ii) nastroj za naravljavo.

Kako deluje Gunn dioda kot oscilator?

DC Polarizacija

V primeru Gunn diode, ko se poveča DC polarizacija, tok na začetku narašča, kar se nadaljuje do pragovne napetosti. Nato pa tok narašča, dokler ni dosežena porazdelitvena napetost. Ta območje, ki se razteza od vrha do dna, se imenuje območje negativnega upora (Slika 1).

Ta lastnost Gunn diode skupaj s časovnimi lastnostmi povzroča, da se ob optimalnem toku vedenje obnaša kot oscilator. To je zaradi tega, ker negativna uporna lastnost naprave izniči učinke kakršnegakoli realnega upora, ki obstaja v krogu.

To povzroči ustvarjanje trajnih oscilacij, dokler je prisotna DC polarizacija, hkrati pa preprečuje naraščanje oscilacij. Dodatno, amplituda rezultirajočih oscilacij bo omejena z mejami območja negativnega upora, kot je videti na Sliki 1.

Naravljiva kruga

V primeru Gunn oscilatorjev, frekvenca oscilacije glavno odvisna je od srednje aktivne plasti Gunn diode. Vendar lahko resonančna frekvenca zunanje nastavljena je bodisi mehansko ali električno. V primeru električne naravljive lahko nadzor uveden je z uporabo valovoda ali mikrovalovske štolnje ali varaktorske diode ali YIG sfere.

Tu je dioda postavljena znotraj štolnje tako, da odpove izgubni upor resonatorja, kar povzroča oscilacije. Na drugi strani, v primeru mehanske naravljive, velikost štolnje ali magnetno polje (za YIG sfere) spremenjeno je mehansko, na primer z uporabo nastavitvenega vijačka, da bi naravnali resonančno frekvenco.

Te vrste oscilatorjev se uporabljajo za generiranje mikrovalovskih frekvenc, ki segajo od 10 GHz do nekaj THz, kot je določeno z dimenzijami resonantne štolnje. Običajno imajo koaksialne in mikropasovne/planarne osnovne dizajne nizega faktorja moči in so manj stabilni glede na temperaturo. Na drugi strani, valgovodi in dielektrični resonatorji stabilizirani krožni dizajni imajo večji faktor moči in jih je lažje termično stabilizirati.

Slika 2 prikazuje koaksialni resonator, ki temelji na Gunn oscilatorju, ki se uporablja za generiranje frekvenc med 5 in 65 GHz. Ko se spreminja napetost Vb, fluktuacije, ki jih povzroči Gunn dioda, potujejo skozi štolnjo, da se odstranijo s druge strani in se vrnejo na začetni točki po času t, danem z

Kjer je l dolžina štolnje in c hitrost svetlobe. Iz tega se lahko izpelje enačba za resonančno frekvenco Gunn oscilatorja kot

kjer je n število polovnih valov, ki se prilegajo v štolnjo za dano frekvenco. Ta n sega od 1 do l/ctd, kjer je td čas, ki ga potrebuje Gunn dioda, da se odzove na spremembe v pripravljani napetosti.

Oscilacije se začnejo, ko je nalaganje resonatorja malo višje od maksimalnega negativnega upora naprave. Nato te oscilacije naraščajo v amplitudi, dokler povprečni negativni upor Gunn diode ne postane enak uporu resonatorja, po tem pa dobimo trajne oscilacije. Dodatno, ti vrsti relaksacijskih oscilatorjev imajo velik kapacitor povezan na Gunn diodo, da se izognemo izgorjenju naprave zaradi velikih amplitud signala.

Na koncu je treba opozoriti, da se Gunn diodni oscilatorji obsežno uporabljajo kot radijski oddajniki in sprejemniki, senzorji za merjenje hitrosti, parametrični posiljevalniki, viri radarja, senzorji za spremljanje prometa, gibalni detektorji, oddaljeni vibracijski detektorji, rotacijski hitrostni tahometri, monitorji vlažnosti, mikrovalovski transceiverji (Gunnplexeri) in v primeru avtomatskih vrata, varnostnih alarmov, policajnih radarjev, brezžičnih LAN-om, sistemov za izogibanje stiskam, anti-zaklepni sistemov, sistemi za varnost pešcev itd.

Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če je kršenje avtorskih pravic, prosim, kontaktirajte zaloga.