Gunn diodni oscilator: Šta je to? (Teorija i način rada)

Šta je Gunn diodni oscilator?

Gunn diodni oscilator (poznat i kao Gunn oscilator ili prenosni elektronski uređaj) su jeftini izvor mikrovalne snage i sastoje se od Gunn diode ili prenosnog elektronskog uređaja (TED) kao glavnog komponenta. Oni obavljaju sličnu funkciju kao Refleksni Klistron Oscilatori. U Gunn oscilatorima, Gunn dioda će biti postavljena u rezonantnu šupljinu. Gunn oscilator sastoji se od dva glavna komponenta: (i) DC pristranost i (ii) tunirajući krug.

Kako radi Gunn dioda kao oscilator?

DC pristranost

U slučaju Gunn diode, kako se povećava primenjena DC pristranost, struja počinje da se povećava u inicijalnoj fazi, što se nastavlja do pragovne napona. Nakon toga, struja nastavlja da opada dok se napon povećava dok se ne dostigne naponska propustnost. Ova regija koja se prostire od vrha do doline, naziva se regija negativnog otpora (Slika 1).

Ova osobina Gunn diode zajedno sa njenim vremenskim osobinama dovodi do toga da se ponaša kao oscilator ukoliko kroz nju teče optimalna vrednost struje. To je zato što negativna otpornost uređaja neutralizuje efekat bilo kog stvarnog otpora koji postoji u krugu.

To dovodi do generisanja održivih oscilacija sve dok je prisutna DC pristranost, sprečavajući rast oscilacija. Dalje, amplituda rezultujuće oscilacije će biti ograničena granicama regiona negativnog otpora, kao što je vidljivo na Slici 1.

Tunirajući krug

U slučaju Gunn oscilatora, frekvencija oscilacija uglavnom zavisi od srednje aktivne slojeve Gunn diode. Međutim, rezonantna frekvencija može se tunirati vanjski mehaničkim ili električnim putem. U slučaju elektronskog tunirajućeg kruga, kontrola može biti ostvarena korišćenjem valovoda ili mikrovalne šupljine ili varaktor diode ili YIG sfere.

Ovdje je dioda montirana unutar šupljine na način da anulira gubitni otpor rezonatora, proizvodeći oscilacije. Sa druge strane, u slučaju mehaničkog tuniranja, veličina šupljine ili magnetno polje (za YIG sfere) se varira mehanički, recimo, pomoću podešavajućeg šrafa, kako bi se tunirala rezonantna frekvencija.

Ovi tipovi oscilatora koriste se za generisanje mikrovalnih frekvencija koje se kreću od 10 GHz do nekoliko THz, kako je određeno dimenzijama rezonantne šupljine. Obično, dizajni oscilatora bazirani na koaksijalnim i mikrostrip/planarnim osnovama imaju niski faktor snage i manju stabilnost u pogledu temperature. Sa druge strane, dizajni bazirani na valovodu i dielektričnom rezonatoru imaju veći faktor snage i mogu se lako termalno stabilizovati.

Slika 2 prikazuje Gunn oscilator baziran na koaksijalnom rezonatoru koji se koristi za generisanje frekvencija u opsegu od 5 do 65 GHz. Ovdje, kako se menja primenjeni napon Vb, fluktuacije indukovane Gunn diodom putuju duž šupljine da bi se odrazile sa druge strane i vratile na početnu tačku nakon vremena t dato sa

Gde je l dužina šupljine, a c brzina svetlosti. Iz ovoga se može izvesti jednačina za rezonantnu frekvenciju Gunn oscilatora kao

gde je n broj polovala koji mogu da se smeste u šupljinu za datu frekvenciju. Ovaj n se kreće od 1 do l/ctd gde je td vreme potrebno da Gunn dioda reaguje na promene primenjenog napon