Oscilator Điôt Gunn: Đó là gì? (Lý thuyết & Nguyên lý hoạt động)

Điều gì là Bộ dao động Điôt Gunn

Bộ dao động Điôt Gunn (còn được gọi là bộ dao động Gunn hoặc thiết bị chuyển electron) là nguồn cung cấp điện vi sóng giá rẻ và bao gồm điôt Gunn hoặc thiết bị chuyển electron (TED) làm thành phần chính. Chúng thực hiện chức năng tương tự như Bộ dao động Klystron Phản xạ. Trong bộ dao động Gunn, điôt Gunn sẽ được đặt trong một hốc cộng hưởng. Một bộ dao động Gunn bao gồm hai thành phần chính: (i) Nguồn DC và (ii) Mạch điều chỉnh.

Làm thế nào Điôt Gunn hoạt động như một Bộ dao động

Nguồn DC

Trong trường hợp của điôt Gunn, khi áp suất DC tăng lên, dòng điện bắt đầu tăng ở giai đoạn ban đầu, tiếp tục cho đến khi đạt đến điện áp ngưỡng. Sau đó, dòng điện tiếp tục giảm khi điện áp tăng cho đến khi đạt đến điện áp phá hủy. Khu vực này từ đỉnh đến điểm thung lũng được gọi là khu vực điện trở âm (Hình 1).

Tính chất này của điôt Gunn cùng với các tính chất thời gian khiến nó hoạt động như một bộ dao động nếu có giá trị dòng điện tối ưu chảy qua nó. Điều này là do, tính chất điện trở âm của thiết bị triệt tiêu hiệu ứng của bất kỳ điện trở thực tế nào tồn tại trong mạch.

Kết quả là tạo ra dao động liên tục cho đến khi nguồn DC còn tồn tại, ngăn chặn sự phát triển của dao động. Hơn nữa, biên độ của dao động kết quả sẽ bị giới hạn bởi giới hạn của khu vực điện trở âm như thể hiện trong Hình 1.

Mạch điều chỉnh

Trong trường hợp của bộ dao động Gunn, tần số dao động chủ yếu phụ thuộc vào lớp hoạt động giữa của điôt Gunn. Tuy nhiên, tần số cộng hưởng có thể được điều chỉnh bên ngoài bằng cách cơ học hoặc điện tử. Trong trường hợp của mạch điều chỉnh điện tử, việc kiểm soát có thể được thực hiện bằng cách sử dụng hướng dẫn sóng hoặc hốc vi sóng hoặc điôt varactor hoặc YIG sphere.

Ở đây, điôt được gắn bên trong hốc theo cách mà nó triệt tiêu điện trở mất của bộ cộng hưởng, tạo ra dao động. Mặt khác, trong trường hợp điều chỉnh cơ học, kích thước của hốc hoặc trường từ (cho YIG spheres) được thay đổi cơ học bằng cách sử dụng vít điều chỉnh, để điều chỉnh tần số cộng hưởng.

Các loại bộ dao động này được sử dụng để tạo ra tần số vi sóng từ 10 GHz đến vài THz, tùy thuộc vào kích thước của hốc cộng hưởng. Thông thường, các thiết kế bộ dao động dựa trên đồng trục và microstrip/planar có hệ số công suất thấp và ít ổn định về nhiệt độ. Mặt khác, các thiết kế mạch ổn định dựa trên hướng dẫn sóng và bộ cộng hưởng điện môi có hệ số công suất lớn hơn và có thể dễ dàng ổn định về nhiệt độ.

Hình 2 hiển thị bộ dao động Gunn dựa trên hốc cộng hưởng đồng trục được sử dụng để tạo ra tần số từ 5 đến 65 GHz. Ở đây, khi áp suất Vb được thay đổi, dao động do điôt Gunn gây ra di chuyển dọc theo hốc để được phản xạ từ đầu kia và quay lại điểm bắt đầu sau thời gian t được cho bởi

Trong đó, l là chiều dài của hốc và c là tốc độ ánh sáng. Từ đó, phương trình cho tần số cộng hưởng của bộ dao động Gunn có thể được suy ra là

Trong đó, n là số sóng nửa có thể phù hợp vào hốc cho một tần số cụ thể. Này n nằm trong khoảng từ 1 đến l/ctd trong đó td là thời gian mà điôt Gunn cần để phản ứng với các thay đổi trong áp suất được áp dụng.

Ở đây, dao động bắt đầu khi tải của bộ cộng hưởng hơi cao hơn điện trở âm tối đa của thiết bị. Tiếp theo, các dao động này tăng về biên độ cho đến khi điện trở âm trung bình của điôt Gunn bằng điện trở của bộ cộng hưởng, sau đó ta có thể có dao động liên tục. Hơn nữa, các loại bộ dao động thư giãn này có một điện dung lớn được kết nối song song với điôt Gunn để tránh cháy hỏng thiết bị do tín hiệu biên độ lớn.

Cuối cùng, cần lưu ý rằng bộ dao động Điôt Gunn được sử dụng rộng rãi như các máy phát và máy thu radio, cảm biến đo vận tốc, ampli parametric, nguồn radar, cảm biến giám sát giao thông, cảm biến chuyển động, cảm biến rung động từ xa, tachometer tốc độ quay, máy đo độ ẩm, transceiver vi sóng (Gunnplexers) và trong trường hợp của cửa mở tự động, báo động chống trộm, radar cảnh sát, mạng LAN không dây, hệ thống tránh va chạm, hệ thống phanh chống bó cứng, hệ thống an toàn cho người đi bộ, v.v.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.