Gunn Diyotu Oszilatörü: Nedir? (Teori ve Çalışma Prensibi)

Gunn Diyot Oszilatörü Nedir?

Bir Gunn Diyot Oszilatörü (ayrıca bilinen adıyla Gunn oszilatörleri veya elektron transfer cihazı oszilatörü), mikrodalga gücünün ucuz bir kaynağıdır ve ana bileşeni Gunn diyotu veya elektron transfer cihazı (TED) olur. Bunlar, Yansıtıcı Klıstron Oszilatörleri ile benzer işlevi görür. Gunn oszilatörlerinde, Gunn diyotu rezonans boşluğunda yerleştirilir. Bir Gunn oszilatörü iki ana bileşenden oluşur: (i) DC bias ve (ii) ayar devresi.

Gunn Diyotu Nasıl Bir Oszilatör Olarak Çalışır?

DC Bias

Gunn diyotu için, uygulanan DC bias arttıkça, akım ilk aşamada artmaya başlar ve bu eşiğe kadar devam eder. Bu noktadan sonra, akım voltaj arttıkça düşmeye devam eder ve bozulma voltajına ulaşana kadar devam eder. Bu bölge, zirveden vadi noktasına kadar olan bölge, negatif direnç bölgesi olarak adlandırılır (Şekil 1).

Gunn diyotunun bu özelliği ve zamanlama özellikleri, optimum değerde bir akım geçtiği sürece bir oszilatör olarak davranmasına neden olur. Bu, cihazın negatif direnç özelliği, devrede var olan herhangi bir gerçek direnç etkisini ortadan kaldırır.

Bu, DC bias mevcut olduğu sürece sürdürülebilir osilasyonların oluşmasını sağlarken, osilasyonların büyümesini önler. Ayrıca, sonuçta elde edilen osilasyonların genliği, Şekil 1'den de görüldüğü gibi, negatif direnç bölgesinin sınırları tarafından sınırlanır.

Ayar Devresi

Gunn oszilatörlerinde, osilasyon frekansı çoğunlukla Gunn diyotunun orta aktif katmanına bağlıdır. Ancak, rezonans frekansı, mekanik veya elektriksel yollarla dışarıdan ayarlanabilir. Elektronik ayar devresi durumunda, kontrol, dalga kılavuzu veya mikrodalga boşluğu veya varaktör diyotu veya YIG küresi kullanılarak sağlanabilir.

Burada diyot, rezonatörün kayıp direncini iptal ederek, boşlukta monte edilir ve bu şekilde osilasyonlar oluşur. Diğer taraftan, mekanik ayarlama durumunda, boşluğun boyutu veya manyetik alan (YIG küreleri için), ayarlayıcı bir vidanın yardımıyla mekanik olarak değiştirilerek, rezonans frekansı ayarlanır.

Bu tür oszilatörler, rezonans boşluğunun boyutlarına bağlı olarak 10 GHz ile birkaç THz arasında mikrodalga frekansları oluşturmak için kullanılır. Genellikle, koaksiyal ve mikropara/planar tabanlı oszilatör tasarımlarının güç faktörü düşük ve sıcaklık açısından daha az kararlıdır. Diğer taraftan, dalga kılavuzu ve dielektrik rezonatör istikrarlı devre tasarımları daha büyük güç faktörüne sahiptir ve termal olarak kolayca istikrarlı hale getirilebilir.

Şekil 2, 5 ila 65 GHz arasındaki frekansları üretebilen koaksiyal rezonatör tabanlı bir Gunn oszilatörü göstermektedir. Burada, uygulanan voltaj Vb değiştiğinde, Gunn diyotu tarafından oluşturulan dalgalanmalar, boşluğun diğer ucundan yansıyan ve başlangıç noktasına geri dönen bir süre t ile seyahat eder

Burada l, boşluğun uzunluğu ve c ışık hızıdır. Bunden, Gunn oszilatörü için rezonans frekansı denklemi çıkarılabilir

burada, n, belirli bir frekans için boşluğa sığabilecek yarı dalga sayısıdır. Bu n, 1 ile l/ctd aralığında değişir, burada td, Gunn diyotunun uygulanan voltajdaki değişimlere tepki vermesi için geçen zamandır.

Burada, rezonatörün yüklenmesi, cihazın maksimum negatif direncinden biraz daha yüksek olduğunda osilasyonlar başlatılır. Sonra, bu osilasyonlar amplitud olarak büyür ve Gunn diyotunun ortalama negatif direnci, rezonatörün direncine eşit olduğunda, sürekli osilasyonlar elde edilir. Ayrıca, bu tür gevşekme oszilatörlerinde, kapasitör, büyük amplitud sinyalleri nedeniyle cihazın yanması önlenmek için Gunn diyotuna bağlanır.

Son olarak, Gunn diyot oszilatörleri, radyo gönderici ve alıcıları, hız tespit eden sensörler, parametrik amplifikatörler, radar kaynakları, trafik izleme sensörleri, hareket dedektörleri, uzaktan titreşim dedektörleri, dönme hızı takometreleri, nem içeriği monitörleri, mikrodalga transseiverler (Gunnplexer'ler) ve otomatik kapı açıcılar, hırsızlık alarmları, polis radaryolları, kablosuz LAN'lar, çarpışma önleme sistemleri, ABS frenler, yaya güvenliği sistemleri vb. gibi birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Açıklama: Orijinali saygıya değer, iyi makaleler paylaşılabilir, eğer kopya hakkı ihlali varsa lütfen silin.