கன் டயோட் ஆசில레이டர்: அது என்ன? (தத்துவம் & வேலை தத்துவம்)

கன் டைட் ஆசிலேட்டர் என்பது என்ன?

கன் டைட் ஆசிலேட்டர் (மற்றும் கன் ஆசிலேட்டர்கள் அல்லது மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான் சாதனம் ஆசிலேட்டர்) என்பவை மைக்ரோவேவ் சக்தியின் ஒரு மலிவான மூலமாகும். இவை கன் டைட் அல்லது மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான் சாதனம் (TED) என்ற பிரதான உறுப்பினை கொண்டுள்ளன. இவை Reflex Klystron Oscillators என்பவற்றுக்கு ஒருவகையான செயல்பாட்டை நிகழ்த்துகின்றன. கன் ஆசிலேட்டர்களில், கன் டைட் ஒரு அதிர்வெண் அவரோதியில் நிறைவு செய்யப்படும். கன் ஆசிலேட்டர் இரண்டு பிரதான உறுப்புகளைக் கொண்டுள்ளது: (i) DC பீசாஸ் மற்றும் (ii) ஒரு டூணிங் சைர்க்யூட்.

கன் டைட் ஆசிலேட்டராக எப்படி செயல்படுகிறது

DC பீசாஸ்

கன் டைடில், பயன்படுத்தப்பட்ட DC பீசாஸ் அதிகரிக்கும்போது, முதல் நிலையில் வேற்றுமை அதிகரிக்கிறது, இது குறைந்த வோல்ட்டேஜ் வரை தொடர்ந்து போகிறது. இதற்கு பின், வோல்ட்டேஜ் அதிகரிக்கும்போது வேற்றுமை குறைகிறது, இது வோல்ட்டேஜ் வெடிக்கு வரை தொடர்ந்து போகிறது. இந்த பகுதி, முக்கோட்டிலிருந்து தள்ளைப்பகுதி வரை, நேர்மறையற்ற எதிர்ப்பு பகுதி (Figure 1) என அழைக்கப்படுகிறது.

கன் டைடின் இந்த பண்பு மற்றும் அதன் நேரம் அமைத்தல் பண்புகள், அதில் ஒரு சிறந்த மதிப்பில் வேற்றுமை பெருகும்போது ஆசிலேட்டராக செயல்படுவதை ஏற்படுத்துகின்றன. இதனால், சாதனத்தின் நேர்மறையற்ற எதிர்ப்பு பண்பு, செயல்பாட்டில் உள்ள எந்த உண்மையான எதிர்ப்பின் தாக்கத்தையும் நீக்குகிறது.

இதனால், DC பீசாஸ் உள்ளது என்ற வரை தொடர்ந்து வேற்றுமைகள் உருவாகின்றன, இது வேற்றுமைகளின் வளர்ச்சியை தடுக்கிறது. மேலும், இறுதியில் உருவாகிய வேற்றுமைகளின் அளவு, நேர்மறையற்ற எதிர்ப்பு பகுதியின் எல்லைகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது (Figure 1 இல் தெளிவாக உள்ளது).

டூணிங் சைர்க்யூட்

கன் ஆசிலேட்டர்களில், வேற்றுமை அதிர்வெண்ணுக்கு பெரும்பாலும் கன் டைடின் மத்திய செயல்பாட்டு பட்டம் மீது தொடர்புடையது. இருப்பினும், அதிர்வெண்ணை வெளியிலிருந்து வைதியல் அல்லது விட்டியல் மூலமாக டூணிங் செய்யலாம். விட்டியல் டூணிங் சைர்க்யூட்டில், கால்பாதிப்பு அல்லது மைக்ரோவேவ் அவரோதி அல்லது varactor diode அல்லது YIG கோளம் மூலம் கால்நிலை நியங்கலாம்.

இங்கு, டைட் அவரோதியின் இழப்பு எதிர்ப்பை நீக்கும் வகையில் அவரோதியினுள் நிறைவு செய்யப்படுகிறது, இதனால் வேற்றுமைகள் உருவாகின்றன. இதற்கு எதிராக, வைதியல் டூணிங்கில், அவரோதியின் அளவு அல்லது மெக்னெடிக் தளம் (YIG கோளங்களுக்கு) ஒரு ஒழுங்குமாற்று விசையின் மூலம் மாற்றப்படுகிறது, இதனால் அதிர்வெண் டூணிங் செய்யப்படுகிறது.

இந்த வகையான ஆசிலேட்டர்கள் 10 GHz முதல் சில THz வரை மைக்ரோவேவ் அதிர்வெண்களை உருவாக்குவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது அவரோதியின் அளவுகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, கோ-ஆக்ஸியல் மற்றும் மைக்ரோஸ்டிரிப்/பிளானர் அடிப்படையான ஆசிலேட்டர் வடிவமைப்புகளில் சக்தி காரணியானது குறைவாக இருக்கும் மற்றும் வெப்ப நிலையில் குறைவான நிலையாக இருக்கும். இருப்பினும், வேவ் கைட் மற்றும் டைலெக்டிரிக் ரெசோனேட்டர் நிலையான சைர்க்யூட் வடிவமைப்புகளில் சக்தி காரணியானது அதிகமாக இருக்கும் மற்றும் வெப்ப நிலையில் நிலையாக இருக்கும்.

Figure 2, 5 முதல் 65 GHz வரை அதிர்வெண்களை உருவாக்கும் கோ-ஆக்ஸியல் அவரோதி அடிப்படையான கன் ஆசிலேட்டர் ஐ காட்டுகிறது. இங்கு பயன்படுத்தப்பட்ட வோல்ட்டேஜ் Vb மாறும்போது, கன் டைட் உருவாக்கப்பட்ட ஒலிப்புகள் அவரோதியின் மறுபுறம் விழுந்து, அதன் தொடக்கப்புள்ளியில் திரும்பி வரும் நேரம் t ஆகும்

இங்கு, l என்பது அவரோதியின் நீளம் மற்றும் c என்பது ஒளி வேகம். இதிலிருந்து, கன் ஆசிலேட்டரின் அதிர்வெண்ணுக்கான சமன்பாடு தீர்மானிக்கப்படுகிறது

இங்கு, n என்பது ஒரு தரப்பில் அவரோதியில் நிறைவு செய்யப்படும் அரை தரைகளின் எண்ணிக்கை. இது 1 முதல் l/ctd வரை வெளிப்படையாக இருக்கும், இங்கு td என்பது கன் டைட் பயன்படுத்தப்பட்ட வோல்ட்டேஜின் மாற்றங்களுக்கு பதில் வெளிப்படுத்தும் நேரம்.

இங்கு, வேற்றுமைகள் அவரோதியின் தாக்கம் சாதனத்தின் அதிகபட்ச நேர்மறையற்ற எதிர்ப்பை விட குறைவாக இருக்கும்போது தொடங்குகின்றன. அடுத்ததாக, இந்த வேற்றுமைகள் அதிகரிக்கும், அதில் கன் டைடின் சராசரி நேர்மறையற்ற எதிர்ப்பு அவரோதியின் எதிர்ப்புக்கு சமமாக இருக்கும்போது தொடர்ந்து வேற்றுமைகள் உருவாகின்றன. மேலும், இந்த வகையான ரிலக்சேஷன் ஆசிலேட்டர்களில், கேபாசிடர் அதிக அளவில் கன் டைட் மீது இணைக்கப்படுகிறது, இதனால் சாதனம் அதிக அளவிலான வேற்றுமைகளால் போராடாமல் இருக்கும்.

இறுதியாக, கன் டைட் ஆசிலேட்டர்கள் விண்வெளி செயற்பாட்டுகள், வேகத்தை அளவிடும் சென்சார்கள், பாரமெடிக் ஆம்பிலி஫ையர்கள், ரேடார் மூலங்கள், போக்குவரத்து கண்காணிப்பு சென்சார்கள், இயக்க தூரணிகள், தொலைதூர விபத்து தூரணிகள், சுழற்சி வேக டாக்சோமீட்டர்கள், நீர்த்திரள் அளவு கணிகார்கள், மைக்ரோவேவ் டிரான்சீவர்கள் (கன் ப்லெக்சர்கள்), தாங்கு விசை விளக்குகள், திருடு அறிக்கைகள், போலிஸ் ரேடார்கள், வெளிநிலை LANs, தொகுதியை தவிர்க்கும் அமைப்புகள், அணித்து விடாத பிரேக்குகள், போக்குவரத்து பாதுகாப்பு அமைப்புகள், போலிஸ் ரேடார்கள், வெள